Воздух. Неожиданные факты о том, без чего нельзя прожить - Наталья Голубева

Систематическая гипоксия, вызванная неблагоприятными факторами, наносит лишь вред. Однако есть ситуации, когда она необходима и несет благо. Вы можете не поверить, но существует «полезная» гипоксия или гипоксическая тренировка. Ее проводят специально, при помощи аэробных нагрузок в условиях пониженного содержания кислорода в воздухе. Это может быть тренировка в горной местности на разных высотах или, например, в барокамере с низким содержанием кислорода, около 9–14 % при нормальном давлении. Наше тело умеет подстраиваться под сложные условия и развиваться так, чтобы компенсировать нехватку O2. Гипоксические тренировки проводят, чтобы улучшить выносливость и показатели профессиональных спортсменов высокой категории.

Второе направление «полезной» гипоксии – экспериментальное лечение заболеваний сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Принцип все тот же: кратковременный дефицит кислорода ради того, чтобы заставить организм компенсировать его. Однако больные – не спортсмены, и носиться по горам они не смогут по состоянию здоровья. Для этого придумали гипокситерапию, чередование дыхания обедненным и обогащенным кислородом воздухом. Она проводится в спокойном состоянии. Результат – улучшение кровообращения и повышение адаптации организма к различным стрессовым факторам.

Гипероксия

Противоположное гипоксии явление, при котором кислорода, наоборот, чересчур много. Его много настолько, что он вызывает кислородное отравление организма. Если гипоксия, особенно хроническая, знакома почти всем, с гипероксией, к счастью, сталкиваются немногие. Как же можно отравиться кислородом? Обычно гипероксия случается, когда человек вдыхает кислородсодержащие смеси при повышенном давлении. Люди в группе риска по гипероксии: дайверы, работники кислородных производств, пациенты, проходящие лечение кислородом.

При гипероксии нарушается транспорт газов в теле и разрушаются мембраны клеток. Токсическое действие кислорода еще не изучено до конца, но его можно разделить на три вида:

■ Легочное, при котором страдает дыхательная система: спазм бронхов, отек легких. Обычно развивается при длительном вдыхании кислорода нормального давления.

■ Судорожное, когда страдает центральная нервная система. Яркий признак – спазмы и судороги тела. Обычно развивается при вдыхании кислорода с давлением выше трех атмосфер.

■ Общетоксическая форма, при которой нарушается дыхание тканей организма.

Чем выше давление дыхательной смеси, тем более ярко и выраженно реагирует организм на кислород. В тяжелых случаях все виды токсического действия приводят к смерти.

Однако к состоянию легкой гипероксии можно прийти и естественным путем. Гипервентиляция легких – усиленное дыхание, при котором превышаются потребности организма в кислороде. Может произойти, например, при интенсивных занятиях спортом или во время стресса, когда человек начинает дышать очень часто. Некоторые люди приходят к этому состоянию специально, при помощи дыхательных практик, чтобы изменить свое сознание. Что происходит с человеком, когда он «передышал»? Различные нарушения работы нервной системы: паника, эйфория, потеря контроля над собой, обморок, апноэ.

Апноэ – остановка дыхания, одной из причин которой может быть слишком низкая концентрация углекислого газа в крови при гипервентиляции.

Вы когда-нибудь замечали, что в американских фильмах при стрессе люди часто дышат в бумажный пакет? Если вы задавались вопросом, зачем они это делают, то сейчас узнаете правильный ответ: таким образом люди борются с гипервентиляцией легких и, как следствие, гипероксией. Дело в том, что дыхание у человека во время паники и стресса учащается. Из-за этого в крови может образоваться переизбыток кислорода и, соответственно, слишком малое количество углекислого газа. Эта комбинация приводит к еще большей панике, головокружениям и обморокам. Самый простой способ разорвать круг «паника-паника» – снизить количество кислорода, начав дышать в закрытую емкость, воздух в которой не обновляется. Человек вдыхает собственный выдыхаемый воздух, а значит, переизбытка кислорода точно не будет. Наоборот, постепенное его уменьшение приводит к вялости, сонливости и постепенному успокоению.

Глава 11

Болезни от воздуха

Горная болезнь

Лучше всего тело человека функционирует на уровне моря. Такую высоту принимают равной нулю. Воздух здесь насыщен кислородом, а давление равно одной атмосфере или 760 мм рт. ст. На высоте дела обстоят иначе. Чем выше мы поднимаемся, тем ниже атмосферное давление. На высоте воздух разреженный: молекул О2 становится меньше, поэтому содержание кислорода снижается, соответственно его концентрация в крови также падает. Так наступает горная болезнь, иными словами, высотная гипоксия. В группе риска альпинисты, летчики и все те, кто поднялся выше уровня моря.

Насколько высоко нужно вскарабкаться, чтобы прочувствовать все прелести кислородного голодания? Установлено, что первые признаки горной болезни начинаются на высоте от 2400 м. Кислорода на этой отметке примерно на 25 % меньше, чем на земле, а давление составляет всего 570 мм рт. ст., что намного ниже нормального атмосферного давления. Самочувствие человека начинает ухудшаться, и с увеличением высоты проявления высотной гипоксии нарастают. Выше 7600 м располагается «зона смерти», пребывание в которой более 2–3 дней опасно для жизни. Кислорода там примерно в 2,5 раза меньше, чем на побережье.

Возможно, кто-то из вас удивится, почему количество кислорода на высоте уменьшается, ведь в начале книги сказано, что процентное соотношение состава воздуха не меняется вплоть до высоты 90 км, и это на порядок выше любой земной горы. Дело в том, что соотношение газов действительно не меняется, но уменьшается количество каждого газа, входящего в состав воздуха. Кислорода и других газов становится меньше, поэтому их соотношение в процентах остается неизменным. Человек не замечает уменьшения концентрации других газов, так как для дыхания необходим только кислород. Итак: давление на высоте уменьшается, содержание кислорода тоже, а значит, появляются симптомы горной болезни.

Кстати, с изменением давления воздуха связана еще и температура кипения воды, которая в горах ниже, чем на земле. Если на уровне моря вода кипит при 100 ℃, то на высоте 4000 м – при 85 ℃. Чем выше в горы, тем ниже будет температура кипения, поэтому на высоте невозможно порадовать себя супом или отварным мясом без дополнительного оборудования, например автоклава.

Наш организм умеет адаптироваться к высоте. На небольших отметках телу удается компенсировать нехватку кислорода своими силами. Организм переходит в режим выживания и подстраивается под обстоятельства: повышает артериальное давление, учащает дыхание и пульс, выводит в кровь дополнительные молодые красные кровяные тельца – эритроциты. Все это необходимо для того, чтобы усилить кровообращение и повысить уровень гемоглобина, а значит, увеличить количество кислорода.

Наглядный пример подобной перестройки организма на высоте – горные жители, которые, по сути, всю жизнь живут в состоянии легкой хронической горной болезни. В каком-то смысле они немножко инопланетяне, так как у них кровь другая, чем у жителей низины, в ней больше эритроцитов, переносящих кислород, а значит, и гемоглобина[3]. У горцев также немного увеличен объем крови, размер сердца и печени. Они не испытывают