На грани возможного: Наука выживания. Фрэнсис Эшкрофт
шагов падали в снег от изнеможения, поэтому последние 100 м они преодолевали больше часа.
«Через каждые несколько шагов мы обессиленно повисаем на ледорубах, судорожно разевая рот, отвоевывая необходимый для мышц воздух. ‹…› На высоте 8800 м мы уже не можем держаться на ногах во время передышек. Мы падаем на колени, цепляясь за ледорубы. ‹…› Через каждые десять-пятнадцать шагов валимся в снег отдохнуть, затем ползем дальше».
Похожие затруднения не прошедший акклиматизацию человек испытывает и на более низких высотах, тогда как постоянные обитатели этих высот снижением работоспособности не страдают. Прибывая в Ла-Пас самолетом, путешественники ощущают мгновенный упадок сил из-за разреженного воздуха, тогда как местные, к изумлению (и зависти) гостей, бегают в тех же условиях марафоны.
Вдох-выдох
Попадая на большую высоту, вы прежде всего замечаете, как учащается дыхание{5}. Это резкая и непосредственная реакция организма на уменьшение парциального давления кислорода в воздухе, обеспечивающая приток большего количества кислорода к тканям. Вызывается она хеморецепторами (каротидными тельцами), находящимися в сонных артериях, которые, чувствуя понижение уровня кислорода в крови, дают дыхательному центру мозга сигнал участить дыхание. Каротидные тельца расположены в стратегически важных точках, поскольку они отслеживают содержание кислорода в крови, поступающей в мозг{6}. Механизм, с помощью которого они распознают перепады уровня содержания кислорода, до сих пор является предметом научных споров.
Поначалу дыхание учащается незначительно – не более чем в 1,65 раза по сравнению с частотой на уровне моря, даже на высоте 6000 м. Это происходит потому, что гипервентиляция легких не только повышает потребление кислорода, но и вызывает больший расход CO2 на выдохе. Углекислый газ образуется в организме в весьма значительных количествах как побочный продукт обмена веществ. В растворе он дает углекислоту, и объем выдыхаемого человеком газа приравнивается к 12,5 л углекислоты в промышленной концентрации (точнее, 12,5 моля ионов водорода) в сутки. Производимый в тканях углекислый газ переносится клетками крови в легкие и оттуда выделяется в воздух. Таким образом, его концентрация в альвеолах варьируется в зависимости от частоты дыхания: при учащенном дыхании углекислого газа выбрасывается больше, тем самым уменьшается его содержание в альвеолах и крови.
Углекислый газ выступает мощным регулятором дыхания (воздействуя на еще одну группу хеморецепторов, расположенных в мозге), и если его содержание в крови падает, дыхание затрудняется. Можете проверить сами, и вы обнаружите, что способны задержать дыхание на более долгий промежуток времени, если до этого сделаете серию частых выдохов. (Только не переусердствуйте – если дышать так больше минуты, может закружиться голова.) Дело в том, что задержка дыхания регулируется не столько потребностью в кислороде,
В научных терминах частота дыхания называется вентиляцией – это объем воздуха, проходящего через легкие в течение минуты. В среднем человек поглощает около 0,5 л воздуха на каждом вдохе и делает около 12 вдохов в минуту. Таким образом, объем вентиляции его легких равен 6 л в минуту. Максимальный предел вентиляции составляет около 150 л в минуту (но на такое способны лишь натренированные спортсмены).
Строго говоря, каротидные тельца измеряют парциальное давление кислорода в крови. В физиологии для описания концентрации кислорода в крови существует ряд точных терминов. «Парциальное давление кислорода в крови» означает парциальное давление растворенного газа. «Содержание кислорода» – общее количество кислорода в крови – примерно равно кислороду, связанному с молекулами гемоглобина (поскольку количество именно растворенного кислорода ничтожно мало). Таким образом, содержание кислорода зависит от количества эритроцитов и увеличивается при повышении гематокрита. «Насыщение кислородом» означает процент молекул гемоглобина, присоединивших кислород.