Почему люди могут дышать под водой

Почему люди не могут дышать под водой?

• Почему люди не могут дышать под водой? Там же есть кислород…

Коля, 10 лет

Наша дыхательная система не приспособлена для того, чтобы дышать под водой. К примеру, рыбы устроены таким образом, что газообмен у них происходит в жабрах за счет кислорода, растворенного в воде.

Человеческие же легкие приспособлены к тому, чтобы использовать для газообмена кислород, содержащийся в воздухе. Более того, наши легкие настолько не приспособлены к работе в воде, что вода, попадающая в легкие в большом объеме, не только блокирует альвеолам доступ к кислороду, но и размывает специальное вещество – сурфактант, что может привести к «спаданию» участков легких.

К слову, большинство людей в среднем могут задерживать дыхание под водой до одной минуты.

Также вам может быть интересно

Топ 5 читаемых

Свидетельство Министерства информации Республики Беларусь №1040 от 14.01.2010

Правила комментирования

Эти несложные правила помогут Вам получать удовольствие от общения на нашем сайте!

Для того, чтобы посещение нашего сайта и впредь оставалось для Вас приятным, просим неукоснительно соблюдать правила для комментариев:

Сообщение не должно содержать более 2500 знаков (с пробелами)

Языком общения на сайте АиФ является русский язык. В обсуждении Вы можете использовать другие языки, только если уверены, что читатели смогут Вас правильно понять.

В комментариях запрещаются выражения, содержащие ненормативную лексику, унижающие человеческое достоинство, разжигающие межнациональную рознь.

Запрещаются спам, а также реклама любых товаров и услуг, иных ресурсов, СМИ или событий, не относящихся к контексту обсуждения статьи.

Не приветствуются сообщения, не относящиеся к содержанию статьи или к контексту обсуждения.

Давайте будем уважать друг друга и сайт, на который Вы и другие читатели приходят пообщаться и высказать свои мысли. Администрация сайта оставляет за собой право удалять комментарии или часть комментариев, если они не соответствуют данным требованиям.

Редакция оставляет за собой право публикации отдельных комментариев в бумажной версии издания или в виде отдельной статьи на сайте www.aif.ru.

Если у Вас есть вопрос или предложение, отправьте сообщение для администрации сайта.

Источник

Как рыба в воде. Может ли человек дышать жидкостью и зачем это нужно

Недавно Научно-технический совет государственного Фонда перспективных исследований одобрил «проект по созданию технологии спасения подводников свободным всплытием с использованием метода жидкостного дыхания», реализацией которого должен заняться московский Институт медицины труда (на момент написания статьи руководство института было недоступно для комментариев). «Чердак» решил разобраться, что скрывается за таинственным словосочетанием «жидкостное дыхание».

Наиболее впечатляюще жидкостное дыхание показано в фильме Джеймса Кэмерона «Бездна».

Правда, в таком виде опыты на людях еще никогда не проводились. Но в целом ученые не сильно уступают Кэмерону по части исследования этого вопроса.

Первым, кто показал, что млекопитающие в принципе могут получать кислород не из смеси газов, а из жидкости, был Йоханнес Килстра (Johannes Kylstra) из медицинского центра университета Дьюка (США). Вместе с коллегами он в 1962 году опубликовал работу «Мыши как рыбы» (Of mice as fish) в журнале Transactions of American Society for Artificial Internal Organs.

Килстра и его коллеги погружали мышей в физраствор. Чтобы растворить в нем достаточное для дыхания количество кислорода, исследователями «вгоняли» газ в жидкость под давлением до 160 атмосфер — как на глубине 1,5 километра. Мыши в этих экспериментах выживали, но не очень долго: кислорода в жидкости было достаточно, а вот сам процесс дыхания, втягивания и выталкивания жидкости из легких требовал слишком больших усилий.

Стало понятно, что нужно подобрать такую жидкость, в которой кислород будет растворяться намного лучше, чем в воде. Требуемыми свойствами обладали два типа жидкостей: силиконовые масла и жидкие перфторуглероды. После экспериментов Леланда Кларка (Leland Clark), биохимика из медицинской школы университета Алабамы, в середине 1960-х годов выяснилось, что оба типа жидкостей можно использовать для доставки кислорода в легкие. В опытах мышей и кошек полностью погружали и в перфторуглероды, и в силиконовые масла. Однако последние оказались токсичны — подопытные звери погибали вскоре после эксперимента. А вот перфторуглероды оказались вполне пригодны для использования.

Перфторуглероды были впервые синтезированы в ходе Манхэттенского проекта по созданию атомной бомбы: ученые искали вещества, которые бы не разрушались при взаимодействии с соединениями урана, и они проходили под кодовым названием «вещества Джо» (Joe’s stuff). Для жидкостного дыхания они подходят очень хорошо: «вещества Джо» не взаимодействуют с живыми тканями и прекрасно растворяют газы, в том числе кислород и углекислый газ при атмосферном давлении и нормальной температуре человеческого тела.

Килстра и его коллеги исследовали технологию жидкостного дыхания в поисках технологии, которая бы позволяла людям погружаться и всплывать на поверхность, не опасаясь развития кессонной болезни. Быстрый подъем с большой глубины с запасом сжатого газа очень опасен: газы лучше растворяются в жидкостях под давлением, поэтому по мере того, как водолаз всплывает, растворенные в крови газы, в частности азот, образуют пузырьки, которые повреждают кровеносные сосуды. Результат может быть печальным, вплоть до смертельного.

В 1977 году Килстра представил в Военно-морское министерство США заключение, в котором писал, что, по его расчетам, здоровый человек может получать необходимое количество кислорода при использовании перфторуглеродов, и, соответственно, их потенциально возможно использовать вместо сжатого газа. Ученый указывал, что такая возможность открывает новые перспективы для спасения подводников с больших глубин.

Эксперименты на людях

На практике техника жидкостного дыхания, к тому времени получившая название жидкостной вентиляции легких, была применена на людях всего один раз, в 1989 году. Тогда Томас Шаффер (Thomas Shaffer), педиатр из медицинской школы Темпльского университета (США), и его коллеги использовали этот метод для спасения недоношенных младенцев. Легкие зародыша в утробе матери заполнены жидкостью, а когда человек рождается и начинает дышать воздухом, тканям легких на протяжении всей оставшейся жизни не дает слипаться смесь веществ, называемая легочным сурфактантом. У недоношенных младенцев он не успевает накопиться в нужном количестве, и дыхание требует очень больших усилий, что чревато летальным исходом. В тот раз, правда, жидкостная вентиляция младенцев не спасла: все трое пациентов вскоре умерли, однако этот печальный факт был отнесен на счет других причин, а не на счет несовершенства метода.

Больше экспериментов по тотальной жидкостной вентиляции легких, как эта технология называется по-научному, на людях не проводилось. Однако в 1990-х годах исследователи модифицировали метод и проводили на пациентах с тяжелым воспалительным поражением легких эксперименты по частичной жидкостной вентиляции, при которой легкие заполняются жидкостью не полностью. Первые результаты выглядели обнадеживающими, но в конечном счете до клинического применения дело не дошло — оказалось, что обычная вентиляция легких воздухом работает не хуже.

Патент на фантастику

В настоящее время исследователи вернулись к идее использования полной жидкостной вентиляции легких. Однако фантастическая картина водолазного костюма, в котором человек будет дышать жидкостью вместо специальной смеси газов, далека от реальности, хотя и будоражит воображение публики и умы изобретателей.

Так, в 2008 году отошедший от дел американский хирург Арнольд Ланде (Arnold Lande) запатентовал водолазный костюм с использованием технологии жидкостной вентиляции. Вместо сжатого газа он предложил использовать перфторуглероды, а избыток углекислоты, которая будет образовываться в крови, выводить при помощи искусственных жабр, «воткнутых» прямо в бедренную вену водолаза. Изобретение получило некоторую известность после того, как о нем написало издание The Inpependent.

Как считает специалист по жидкостной вентиляции из Шербрукского университета в Канаде Филипп Мишо (Philippe Micheau), проект Ланде выглядит сомнительным. «В наших экспериментах (Мишо и его коллеги проводят эксперименты на ягнятах и крольчатах со здоровыми и поврежденными легкими — прим. «Чердака») по тотальному жидкостному дыханию животные находятся под анестезией и не двигаются. Поэтому мы можем организовать нормальный газообмен: доставку кислорода и удаление углекислого газа. Для людей при физической нагрузке, такой как плавание и ныряние, доставка кислорода и удаление углекислоты будут проблемой, так как выработка углекислоты в таких условиях выше нормы», — прокомментировал Мишо. Ученый также отметил, что технология закрепления «искусственных жабр» в бедренной вене ему неизвестна.

Главная проблема «жидкостного дыхания»

Более того, Мишо считает саму идею «жидкостного дыхания» сомнительной, поскольку для «дыхания» жидкостью человеческая мускулатура не приспособлена, а эффективная система насосов, которая бы помогала закачивать и выкачивать жидкость из легких человека, когда он двигается и выполняет какую-то работу, до сих пор не разработана.

«Я должен заключить, что на современном этапе развития технологий невозможно разработать водолазный костюм, используя метод жидкостной вентиляции», — считает исследователь.

Однако применение этой технологии продолжает исследоваться для других, более реалистичных целей. Например, для помощи утонувшим, промывания легких при различных заболеваниях или быстрого понижения температуры тела (применяется в случаях реанимации при остановке сердца у взрослых и новорожденных с гипоксически-ишемическим поражением мозга).

Екатерина Боровикова

Источник

Ученые доказали, что человек может дышать под водой

Человек-амфибия существует! Голландский физиолог, чтобы доказать, что человек сможет получать кислород из воды, заполнил легкие испытуемого специальной жидкостью. Результат поразил всех.

Первым, кто показал, что млекопитающие могут получать кислород из жидкости, был Йоханнес Килстра из медицинского центра университета Дьюка (США), сообщает TACC. Подопытной мышке в легкие закачали специальную подсоленную жидкость, которая была богата кислородом. Далее животное поместили в емкость с водой, накрытую крышкой, чтобы оттуда нельзя было всплыть на поверхность. Удивительно, но мышка плавала как рыба в воде, без какой-либо паники.

Вскоре после удавшегося эксперимента, Йоханнес Килстра проделал тоже самое на собаке. И опять — полный успех!

Все это, конечно, здорово, да вот только цель подобного эксперимента – не мышка и не собака, а человек. Первым добровольцем стал 49-летний дайвер с двадцатилетним стажем подводных плаваний Фрэнк Фалейчик. Изначально испытуемому заполнили жидкостью лишь одно легкое. Однако Фрэнк чувствовал себя настолько хорошо, что Йоханнес Килстра решился на полноценный эксперимент. И он опять-таки удался!

Двадцать ученых докторов собрались в тот день, чтобы наблюдать данное чудо. Все напряженно наблюдали за Фрэнком. А он, в свою очередь, не подавал ни малейших признаков беспокойства и даже стал помогать ученым, записывая все свои ощущения. Под водой дайвер провел несколько часов, спокойно получая кислород из воды через легкие, заполненные специальной жидкостью.

Читайте еще: мазь из Средневековья оказалась удивительно эффективной против микробов.

Источник

Человек – амфибия. Дыхание с помощью жидкости

Современная наука не стоит на месте. С каждым годом происходят все новые и новые исследования, благодаря чему и открытия. Ученые трудятся над изобретением множества новых веществ, а также над множеством новых особенностей живых существ. Специально обученные люди занимаются над постановкой экспериментов, изучая живые существа. Иногда мы задаемся вопросом, а может ли человек летать? А можно ли прожить до ста лет? А можно ли заморозить человека и разморозить через 100 лет? И, наконец, может ли человек дышать жидкостью, то есть под водой? Именно такими вопросами и занимаются ученые, трудясь над постановкой различных испытаний.

К сожалению, все эти эксперименты чаще всего производятся над животными, однако, для новых и новых открытий им не жалко ничего и никого. Давайте задумаемся вместе, а реально ли дышать под водой? Что может заставить человека переступить за границу реальности и дышать под водой также легко, как и воздухом? Может ли это быть осуществлено в реальность? Именно об этом и пойдет речь в нашей статье.

Мозговой штурм — Человек-амфибия

Жидкостное дыхание. Это реально?

Итак, дышать водой – это реально? Для того, чтобы лучше разобраться с тем, реально ли это, давайте дадим понятие, что же такое жидкостное дыхание? Жидкостное дыхание – это жидкостная вентиляция легких или дыхание с помощью жидкостью, которая хорошо растворяет кислород. Само дыхание жидкостью означает заполнение легких такой жидкостью, которая насыщенна кислородом. При жидкостном дыхании кислород проникает в кровь. Но не всякая вода подходит для такого процесса. Самыми удачными примерами для такого дыхания являются перфтоуглеродные соединения. Именно они являются хорошими растворителями кислорода и углекислого газа, к тому же, имеют небольшое поверхностное напряжения. К тому же, они совершенно не матаболизируются в организме, что и требуется для такого процесса. Но для чего же применяется такое дыхание? При постановке определенного рода экспериментов, жидкостное дыхание может использоваться при погружениях на большую глубину и даже для интенсивной терапии болезней.

Как его организм будет реагировать на то, что дыхание будет осуществляться не воздухом, а водой? Возможно ли это? Попробуем ответить на этот вопрос. Произнеся вслух фразу человек-амфибия», каждому на ум приходит легендарный роман Александра Беляева «Человек-амфибия» . Данный роман произвел огромный резонанс мнений среди всех читающих. Некоторые считают, что этого в принципе не может быть, ведь это нереально. Но существуют и иные мнения. Сюжетом данного романа является то, как хирург смог пересадить жабры молодой акулы маленькому мальчику. В итоге, после операции мальчик мог спокойно жить под водой. Знаменитый фантаст описал данный процесс настолько правдоподобно, что у некоторых не оставалось сомнений, что такое можно осуществить. Произведение получило такой громкий общественный резонанс, что, по словам советского хирурга к нему обращался мужчина, который пришел к нему с просьбой пересадить жабры сома, поскольку акула не водится в его местности. Этот человек был готов на что угодно, готов был дать специальную расписку, лишь бы данная операция состоялась. Его не страшила ни смерть, ни любой отрицательный исход ситуации. Однако хирург был непреклонен. Ведь в то время все прекрасно понимали, что это лишь выдумка.

Жак Ив Кусто , знаменитый океанолог был уверен в том, что данная операция станет реальна. Он считал, что прогресс не стоит на месте, ученые способны решиться на данный эксперимент. Однако решиться на такую операцию никто не решился. Но в желтой прессе однажды мелькала новость о том, что будто одному юноше из Кейптауна была сделана операция по трансплантации жабр акулы. Якобы юноша страдал легочной недостаточностью и был готов на любой исход событий. Также было сказано, что операция по трансплантации была совершена успешно, а врачи наблюдают за пациентом, стремясь, чтобы не произошла реакция отторжения пересаженного органа. Но, дальнейших новостей об этом событии так и не последовало. Но что же говорят об этом ученые? Были ли произведены специальные исследования на эту тему?

Вода как воздух

Мнение ученых о дыхании человека жидкостью

В 50-х годах 20 века профессор Йоганнес Килстра создал свою собственную теорию о дыхании жидкостью. По его мнению, так как в жабрах и легких животного и человека происходят абсолютно одинаковые процессы, то человек сможет прекрасно дышать под водой, но существует одно условие. В воздухе обязательно должно быть растворено специально необходимое для человеческого дыхания количество кислорода.

В 1959 году этим же профессором была проведена масса экспериментов, которые показали ошеломляющие результаты. Эксперимент производился над мышами. Они были погружены в специальный физиологический раствор, в котором была создана та среда, которая доступна для дыхания пол водой. Так вот, при определенном давлении, мыши смогли прожить в такой среде несколько часов! Килстра стал первым, кто поверил в возможность обитания животного в воде. Однако его работой заинтересовались совсем не ученые, а различные спецслужбы военно-морского ведомства США. В данном эксперименте они нашли ту возможность, которая смогла бы спасти жизни многим людям, попавшим в неблагоприятную ситуацию. Она представляла огромную значимость, именно поэтому дальнейшая разработка такого рода проекта была засекречена. Однако, судя по результатам на данный момент, создать амфибию так и не удалось.

Тем не менее, через некоторые время в прессе появились сведения, что в США был поставлен эксперимент с первым на планете ихтиандром. Судя по сведениям прессы, некому Френсису Фалейчику была проведена анестезия горла. В описании процедуры было сказано, что мужчине ввели в трахею специальную трубку, а через нее заполнили легкие специализированным раствором. Кроме того, было сказано, что молодой человек дышал под водой 4 часа.

Ученые и их эксперименты

• Существует масса примеров того, как ученые стремились сделать потрясающее открытие: человек может дышать под водой! Так и американским биохимиками в 1976 удалось создать специальный прибор, который смог бы извлекать кислород из морской воды и обеспечивать им того, кто ныряет на большую глубину. Самое главное в данном процессе является то, что дышать под водой ныряльщик смог бы неограниченно долго.
• Свой эксперимент ученые начали с того, что гемоглобин- это то вещество, который доставляет кислород из легких, а также жабр во все клетки организма. В самом начале исследования ученые брали кровь из своих собственных вен, далее смешивали ее с полиуретаном и погружали в воду. В результате, данные сгустки поглощали растворенный в воде кислород. Далее, ученые нашли заменитель крови. Для этого они решили промокнуть мелкопористый материал, который не известен до сих пор, активизатором гемоглобина, при этом увеличив его накопление. Таким образом, появилось на свет специальное устройство, которое действует по принципу обыкновенных жабр: оно усваивает кислород из морской воды, позволяя водолазу бесконечно долго находиться под водой. Однако, бесконечно долго – лишь теоретически. Данное изобретение за огромные деньги, а если точнее, то за миллион долларов, приобрела американская компания. Однако в продаже данное устройство так и не вышло.
• Однако речь идет о техническом приспособлении, то есть целью всех ученых, занимающихся данными разработками, является «заставить» человека самостоятельно дышать под водой. То есть самостоятельно стараться извлекать кислород из воды. Проще говоря, самостоятельно дышать жидкостью.
• Стоит отметить, что подобные опыты проводятся по сей день. Так, в одном из НИИ России был проведен эксперимент на добровольце. У добровольца ввиду хирургического вмешательства, полностью отсутствовала гортань. Эта патология очень опасна. Все дело состоит в том, что у человека просто напросто отсутствовала врожденная реакция организма на воду. Если хотя бы одна капля попадет на чувствительные клетки бронхов, то кольцевая мышца настолько сдавливает горло, что возникают спазмы, которые сопровождаются удушьем. Таким образом, у добровольца данная мышца просто напросто отсутствовала, что и способствовало успешному итогу эксперимента. Данный эксперимент заключался в том, что человеку поочередно залили раствор в легкие. Человек поработал мышцами живота, для того, что перемешать специально залитый раствор. В данном растворе состав солей соответствовал содержанию солей в крови. После того, как больному залили раствор, он погрузился в воду, предварительно надев на себя специальную маску. Проведя эксперимент, данный раствор был успешно и совершенно безболезненно откачан.
• Ученые говорят, что в дальнейшем дышать под водой смогут все обычные люди, обладающие нормальным горлом. Данное убеждение основывается на том, что рефлекторная реакция на организм- это лишь дело техники, которые постичь сможет любой здоровый человек.

Дышать под водой. Реальность или миф?

К сожалению, множество экспериментов, проводимых учеными, так и оставались лишь экспериментами. На данный момент, в 21 веке водолазы все также ныряют с аквалангами, не используя собственные легкие в борьбе с морской стихией. Все зачатки создания специального ихтиандра так и остались лишь заготовками, так сказать, черновиками в подготовке открытия на уровне чуда. Возможно, при более тщательном изучении данного вопроса и появилась бы та возможность дыхания под водой, которая изменила бы весь мир.

Однако существует множество факторов, которые способствуют тому, чтобы это не произошло. Пожалуй, одно из самых современных и наиболее влиятельных – это финансирование. Именно от этого фактора зависит частота проводимых экспериментов. Однако не все так просто, как кажется на первый взгляд. Возможно, совсем скоро наступит тот день, который перевернет обычное восприятие понятия того, что человек дышит исключительно воздухом? К сожалению, вердикты ученых совсем неутешительны. Дело в том, что как бы ни старались ученые, какое бы финансирование проекта не было, долгая жизнедеятельность человека в глубинах воды априори невозможна.

Но в чем же заключается главная причина такого недоразумения? Дело в том, что природа самостоятельно распоряжается тем, кто и где должен обитать. Рыбы должны жить в воде, природа создала для этого жабры. Человек должен жить на суше, именно поэтому он имеет легкие. Конечно, каждый хоть раз задумывался над тем, а реально ли это летать? Либо реально ли это дышать под водой?

Однако, увы, но такое человеку не суждено. Люди и рыбы, теплокровные и холоднокровные существа отличаются по слишком многим факторам. Хотя, несомненно, и имеют нечто общее. Но этого общего слишком мало. Природой создано все именно так, как и должно быть. Иначе царил бы полный хаос, который, возможно, препятствовал бы жизнедеятельности всего живого. Так и человек-амфибия. Человек-амфибия не вынес бы условий океана, его температуру. Однако ко всему можно приспособиться! Но и тут мимо. Приспособившись к условиям океана, он не смог бы жить на суше. Такова природа и ее законы. Именно поэтому, как бы не старались ученые и профессоры, природа расставила все на свои места. Идти против природы как минимум глупо, ведь все старания заранее обречены на провал.

Дно океана никогда не станет постоянным местом жительства человека

Однако человеку есть что делать на морском дне. Его физиологические способности, а также новейшие технические способности вполне позволяют обеспечить ему долгое пребывание на дне. Но дело в том, что речь идет о самостоятельном, то есть чисто физиологическом дыхании, а не при помощи техники.

Таким образом, мы можем сделать вывод, что совсем скоро дно океана сможет стать рабочим местом для человека, но никак не место жизнедеятельности и постоянного места жительства. Однако при долгосрочном исследовании человек может добиться ошеломляющих результатов, близких к реальному дыханию под водой. Стоит лишь много трудиться над этим вопросом. Таким образом, менять ли современную историю цивилизации человеку или нет, зависит только от него!

Источник