Чем выше поднимается человек в горы или чем выше поднимает его самолет, тем более разреженным становится воздух. На высоте 5,5 км над уровнем моря атмосферное давление уменьшается почти вдвое; в той же мере снижается и содержание кислорода. Уже на высоте 4 км нетренированный человек может заболеть так называемой горной болезнью. Однако путем тренировки можно приучить организм к пребыванию и на более значительных высотах. Даже при покорении Эвереста герои-альпинисты не пользовались кислородными приборами. Как же организм приспосабливается к бедному кислородом воздуху?
Основную роль здесь играет увеличение числа , а значит, и нарастание количества гемоглобина крови. У жителей горных областей количество эритроцитов доходит до 6 и более миллионов в 1 мм 3 (вместо 4 млн в обычных условиях). Понятно, что при этом кровь получает возможность захватывать больше кислорода из воздуха.
Между прочим иногда люди, побывавшие в Кисловодске, относят увеличение количества гемоглобина в их крови за счет того, что они хорошо отдохнули и поправились. Дело, конечно, не только в этом, но и просто во влиянии горной местности.
Водолазы и те, кто трудится в кессонах - особых камерах, применяемых при постройке мостов и других гидротехнических сооружений, вынуждены, наоборот, работать при повышенном давлении воздуха. На глубине 50 м под водой водолаз испытывает давление почти в 5 раз выше атмосферного, а ведь ему иногда приходится опускаться под воду на 100 м и более.
Давление воздуха сказывается очень своеобразно. Человек работает в этих условиях часами, не испытывая от повышенного давления никаких неприятностей. Однако при быстром подъеме наверх появляются острые боли в суставах, кожный зуд, ; в тяжелых случаях отмечались смертельные исходы. Отчего это происходит?
В обыденной жизни мы не всегда задумываемся над тем, с какой силой давит на нас атмосферный воздух. Между тем его давление весьма велико и составляет около 1 кг на каждый квадратный сантиметр поверхности тела. Последняя у человека среднего роста и веса равна 1,7 м 2 . В итоге атмосфера давит на нас с силой в 17 тонн! Мы не ощущаем этого огромного сдавливающего воздействия потому, что оно уравновешивается давлением жидкостей тела и растворенных в них газов. Колебания атмосферного давления вызывают ряд сдвигов в организме, что особенно ощущают больные гипертонией и болезнями суставов. Ведь при изменении атмосферного давления на 25 мм рт. ст. сила давления атмосферы на тело меняется более чем на полтонны! Организм должен уравновесить этот сдвиг давления.
Однако, как уже сказано, пребывание под давлением даже в 10 атмосфер относительно неплохо переносится водолазом. Почему же быстрый подъем может оказаться смертельным? Дело в том, что в крови, как и во всякой другой жидкости, при повышенном давлении соприкасающихся с ней газов (воздуха) эти газы растворяются более значительно. Составляющий 4/5 воздуха азот, совершенно безразличный для организма (когда он находится в виде свободного газа), в больших количествах растворяется в крови водолаза. Если давление воздуха быстро снижается, газ начинает выходить из раствора, кровь «кипит», выделяя пузырьки азота. Пузырьки эти образуются в сосудах и могут закупорить жизненно важную артерию - в , мозгу и т. п. Поэтому водолазов и рабочих кессонов очень медленно поднимают на поверхность, чтобы газ выделялся только из легочных капилляров.
Как ни различны эффекты от пребывания высоко над уровнем моря и глубоко под водой, есть одно связывающее их звено. Если человек очень быстро поднимается на самолете в разреженные слои атмосферы, то выше 19 км над уровнем моря нужна полная герметизация. На этой высоте давление снижается настолько, что вода (а стало быть, и кровь) закипает уже не при 100 °С, а при . Могут возникнуть явления декомпрессионной болезни, по своему происхождению аналогичной кессонной болезни.
ДАЙВИНГ - ШАГ ЗА ШАГОМ
У спешное обучение подводному плаванию проводится под эгидой международных ассоциаций подводного плавания, отвечающих за введение и поддержание определенных стандартов обучения, гарантирующих качество подготовки и выдающих свидетельства об окончании курса.
Всемирная конфедерация подводной деятельности - Confederation Mondiale des Activites Subaquatiques (CMAS) - была создана в 1959 году в Монако для объединения всех национальных организаций подводного плавания, которые начали образовываться во всем мире. Ее первым президентом стал известный исследователь подводного мира Жак Ив Кусто. Членами CMAS являются более 90 национальных федераций, союзов, ассоциаций подводного плавания и 50 научных, образовательных и смежных организаций. Каждый год выдается более 100 000 свидетельств аквалангистам, которые успешно заканчивают курсы, проводимые под эгидой конфедерации. CMAS, штаб-квартира которой находится в Риме, является членом нескольких международных организаций, включая:
· Организацию Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО),
· Международный олимпийский комитет (МОК),
· Международный фонд природы (МФП).
Курс обучения, осуществляемый CMAS и официально признанный во всем мире, предоставляет все условия для получения необходимой квалификации по подводному плаванию. CMAS также участвует во всех видах подводной деятельности, оказывает поддержку научным исследованиям, способствует техническому прогрессу в подводном плавании, обеспечивает безопасность и осуществляет контроль за организацией проведения подводных спортивных мероприятий. Работа ведется под руководством трех отдельных комитетов: спортивного, технического и научного.
Профессиональная ассоциация инструкторов подводного плавания - Professional Association of Diving Instructors (PADI)
- расположена в городе Санта-Маргарита, и считается крупнейшей организацией по обучению подводному плаванию. Она предоставляет учебные материалы и поддержку 60 тысячам членов - профессиональным аквалангистам, которые проводят обучение подводному плаванию в 3 тысячах центров PADI во всем мире. PADI предлагает систему поэтапного обучения аквалангистов на курсах. Каждый учащийся обеспечивается учебно-методической литературой, видеофильмами, другими учебными материалами. Практическое обучение проходит на морских побережьях. В этих центрах можно взять на прокат или купить подводное снаряжение, работают сервисные службы.
Б езопасность подводного плавания во многом зависит от понимания и соблюдения основных законов природы. Как водитель должен выучить и запомнить правила дорожного движения, чтобы автоматически ими пользоваться, так и хороший аквалангист должен знать правила подводного плавания.
ПОДГОТОВКА ДАЙВЕРОВ
О бучение на курсах, входящих в систему ассоциаций подводного плавания международного уровня, необходимо каждому аквалангисту, который серьезно относится к этому виду спорта. Вне всякого сомнения, подводное плавание небезопасно для жизни, однако риск можно намного уменьшить, тщательно изучив предлагаемую программу и следуя установленным правилам. Если в некоторых других видах спорта допустимо обойтись без надлежащего обучения и приобрести необходимые навыки путем практики и экспериментирования, в подводном плавании единственная ошибка под водой может стоить жизни аквалангисту. Обучение дает знания, которые вселяют уверенность в своих силах и приносят удовольствие от дайвинга.
Наконец, без общепринятых документов о подготовке ни в одном центре подводного плавания, которому дорога репутация, ни одному аквалангисту не разрешат совершать погружение. Таким образом, документ о подготовке - послужная карточка или ее эквивалент, где записаны ваши оценки и достижения, - является пропуском в "подводный мир".
ЭТАПЫ ОБУЧЕНИЯ
Обучение подводному плаванию - последовательный поэтапный учебный процесс. Начальный, или элементарный, курс разработан для овладения начинающим аквалангистом основами знаний и навыками, необходимыми для подводного плавания в бассейне. Последующие структурные программы курсов, включающие как теоретические, так и практические занятия, позволяют учащимся осваивать более высокие уровни подготовки и специальные виды подводного плавания.
При прохождении каждого уровня аквалангист получает удостоверение международного образца. Ступенчатый процесс обучения позволяет учащимся приобретать знания через опыт и изучать меры безопасности с помощью качественной методики.
УРОВНИ ПОДГОТОВКИ ДАЙВЕРОВ
Ассоциации подводного плавания присваивают различные разряды учащимся примерно одинаковой квалификации. Здесь будет использоваться следующая градация для различных уровней обучения:
 |
|
| OPEN WATER DIVER | DIVER ONE STAR |
| ADVANCED OPEN WATER DIVER | |
| RESCUE DIVER | DIVER TWO STAR |
| DIVEMASTER | DIVER THREE STAR |
ОБУЧЕНИЕ
Обучение начинается с лекции об основах подводного плавания и использовании специального оборудования. Затем инструктор на примере собственного акваланга показывает, как подготовить снаряжение для подводного плавания и осуществить его предварительную проверку. Учащиеся повторяют его действия, подготавливая и проверяя свое снаряжение под наблюдением инструктора подводного плавания. Когда инструктор убедится, что все чувствуют себя удобно в снаряжении, инструктор и учащиеся погружаются в тренировочный бассейн и практикуются в дыхании под водой. Это время обучения новичка в условиях полной безопасности, помогающее приобрести уверенность в себе. Ученикам следует подниматься на поверхность через равномерные интервалы времени и обсуждать с инструктором все возникающие проблемы, трудности, сомнения или появившееся ощущение неуверенности.
Начальный уровень подготовки - элементарный курс, в ходе которого студенты выходят на такой уровень знаний и навыков, который позволяет им погружаться на глубину 18 метров. Программа обучения в большинстве ассоциаций состоит из пяти теоретических модулей, пяти практических модулей и четырех или пяти погружений с аквалангом на открытой воде.
ФИЗИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ
А квалангист должен знать законы природы, влияющие на человека под водой. Без этого трудно понять, какие правила нужно соблюдать, чтобы обеспечить себе безопасность. Жизненно необходимо изучить существующие различия между воздушной средой и водной. Например, повышенная вязкость и плотность воды позволяют тем, кто осмеливается опускаться в подводный мир, получить удовольствие от одного из самых сильных ощущений при подводном плавании - состояния невесомости и возможности перемещаться в трех измерениях; акустические различия затрудняют общение под водой; различия в оптических свойствах изменяют вид предметов - их цвет, размер - и расстояние до них; различия в теплоемкости приводят к постоянному теплообмену между аквалангистом и окружающей средой, тем самым оказывая сильное воздействие на запасы тепла в организме человека. Наименее заметные различия могут вызвать довольно коварные последствия. Так, вдыхаемый на глубине сжатый воздух приводит к физиологическому дискомфорту, а иногда и заболеванию.
Первый теоретический модуль программы обучения знакомит учащихся с основами физики подводного плавания. Его назначение - научить аквалангистов учитывать факторы, воздействующие на плавучесть предмета, объяснить, как влияют на аквалангиста давление, объем и плотность воды, как предотвратить недомогания и травмы, связанные с изменением давления.
СВОЙСТВА ГАЗОВ
СВОЙСТВА ГАЗОВ
Аквалангисты дышат сжатым воздухом, состоящим из нескольких газов; основными компонентами являются кислород и азот. В воздухе также содержатся небольшие количества водяного пара, следов газа (например, аргона и неона), диоксида углерода, а также различных углеводородных смесей. Обычно воздух, которым мы дышим, состоит приблизительно из 78% азота, 21% кислорода и 1% других газов. Однако некоторые высокопрофессиональные аквалангисты, а также аквалангисты, занимающиеся подводным плаванием в промысловых, научных и военных целях, часто используют специальную смесь газов "нитрокс" или обогащенный кислородом воздух. Особое соотношение азота и кислорода позволяет использовать смесь при длительном пребывании под водой и снижает опасность возникновения кессонной болезни.
Азот - инертный бесцветный газ, не обладающий ни запахом, ни вкусом, но являющийся основной составляющей частью воздушной атмосферы Земли. Для организма человека он нейтрален, однако при вдыхании под давлением может стать весьма опасным и привести к так называемому азотному наркозу.
Кислород, как и азот, - газ без цвета, запаха и вкуса, но вместе с тем это основа жизни. Многим химическим реакциям, протекающим в организме, требуется кислород для производства тепла и химической энергии. Особенно важно правильное соотношение кислорода с другими газами в воздухе, потому что как его избыток, так и нехватка могут создать для аквалангиста серьезные проблемы.
Диоксид углерода (углекислый газ) также не имеет цвета, запаха и вкуса. Это основной компонент выдыхаемого воздуха, накапливание которого в организме приводит к нарушению дыхания и даже потере сознания. Избыток этого газа потенциально опасен.
Оксид углерода (угарный газ) - ядовитый, бесцветный газ без вкуса и запаха, образующийся в результате неполного сгорания углеводородов в двигателях внутреннего сгорания. Обычно он выбрасывается в атмосферу, однако, если попадает при заполнении в баллоны с сжатым воздухом, представляет большую опасность: оксид углерода затрудняет способность крови поглощать кислород.
Чтобы установить влияние газовой смеси на здоровье аквалангиста, необходимо выяснить, какие процессы происходят в ней в условиях изменения давления.
ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ
ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ
Снаряжение аквалангиста разрабатывается с учетом физических законов давления. Давление - это сила, проявляющаяся при столкновении молекул друг с другом. Если газ сжимается так, что молекулы занимают меньший объем, количество столкновений увеличивается, растет и давление. Это происходит, когда баллоны наполняют воздухом. Такая же картина наблюдается в газовой атмосфере вокруг Земли. Если бы можно было вырезать воздушный столб с основанием 2,5 см 2 , соединяющий уровень моря с самыми верхними слоями воздуха, и взвесить его, то стрелка весов замерла бы на отметке 6,7 килограмма (или 1 бар). Таким образом, 1 бар определяется как "1 атмосфера абсолютного давления" и является тем весом, который давит на тело человека на уровне моря. Поэтому, чем выше мы поднимаемся, тем больше снижается атмосферное давление; к примеру, на отметке 5 000 метров над уровнем моря атмосферное давление уменьшается вдвое и составляет 0,5 бара.
По мере того как мы опускаемся ниже поверхности моря, происходит обратное. В морской воде давление возрастает на 1 кг/см 2 через каждые 10 метров. Так, одна дополнительная атмосфера давления (1 бар) регистрируется через каждые 10 метров морской воды (10,3 метра пресной воды). Соответственно, на поверхности моря атмосферное давление равно 1 бару, на глубине 10 метров ниже уровня моря оно удваивается и становится равным 2 барам; на отметке 20 метров - 3 барам и т. д.
Давление измеряется манометром - механическим (или электронным) прибором. Существует различие между давлением, показываемым манометром, и абсолютным давлением . Обычно манометры калибруются на ноль на уровне моря, но атмосферное давление на уровне моря уже составляет 1 бар, поэтому давление по манометру отражает повышение атмосферного давления, начиная с одной атмосферы (примерно 1 бар). Абсолютное давление, включающее атмосферное давление и избыточное, обозначается какP abs
гдеP 1 , - атмосферное давление, P 2 - избыточное давление.
Попробуем проследить, как меняется "поведение" газа в условиях переменного давления и при воздействии различных температур. Для этого необходимо понимание некоторых законов.
ЗАКОН ШАРЛЯ
Закон Шарля:
где P t и P 0 - давление газа при определенной температуре t и 0°С, = (1/273) * K -1 .
По мере изменения температуры давление в баллоне возрастает, что особенно опасно, если стенки у баллона слабые. А это означает, что аквалангистам ни в коем случае не следует оставлять свои заполненные баллоны под прямыми лучами солнца или рядом с другими источниками тепла.
ЗАКОН БОЙЛЯ – МАРИОТТА
Закон Бойля - Мариотта:
где V - это объем воздуха в баллоне, а P - давление окружающей среды на глубине.
Это значит, что по мере увеличения давления объем газа уменьшается, и наоборот, когда давление уменьшается, объем газа увеличивается:
где P 1 и P 2 - начальное и конечное давление газа, V 1 и V 2 - начальный и конечный объем газа.
Чем глубже аквалангист опустится, тем больший объем воздуха необходим для уравновешивания воздушных полостей в организме и для дыхания.
ЗАКОН ДАЛЬТОНА
Согласно закону Дальтона, парциальное давление газа P r определяется по формуле:
гдеP abs - абсолютное давление газовой смеси,
n - процентное содержание газа в смеси.
Другими словами, целое равно сумме его составляющих. В воздухе находятся около 21 молекулы кислорода на 100 молекул всех газов. Таким образом, кислород оказывает давление, равное одной пятой от общего давления. Эта часть общего давления известна как парциальное давление кислорода и является важным фактором в подводном плавании, поскольку на организм человека напрямую воздействуют в большей мере парциальные давления газов, входящих в состав воздуха, чем их абсолютные давления.
СВЯЗЬ ДАВЛЕНИЯ И ОБЪЕМА
Ввиду того что аквалангисту приходится дышать воздухом при давлении, равном давлению окружающей воды, требуется механизм, способный не только снижать высокое давление воздуха в баллоне до уровня, необходимого аквалангисту, но и учитывать глубину погружения. Регулирующая система акваланга сконструирована таким образом, чтобы объем воздуха, поступающего из баллона, соответствовал глубине погружения аквалангиста. Чем глубже он погружается, тем плотнее становится воздух, которым он дышит, механизм поступления воздуха в регуляторе уравновешивается давлением окружающей среды и позволяет проводить через организм аквалангиста больше молекул воздуха на единицу объема. Тем самым объем воздуха, который можно использовать, снижается прямо пропорционально глубине или абсолютному давлению.
Соотношение давления, объема и плотности крайне важно для аквалангиста. Во время спуска возрастает давление, влияющее на все воздушные полости организма. Если давление "не уравновесить", возникает так называемый эффект сдавливания , воздействующий на уши, лобные и носовые пазухи подводника. Легкие не подвергаются сдавливанию, если не происходит сжатия остаточного объема воздуха.
Во время спуска легкие сжимаются и уменьшаются в объеме, но во время подъема они снова расширяются и на поверхности возвращаются к своему первоначальному объему. При погружении без акваланга часть воздуха в легких уравновешивает воздушные полости в организме, так как отсутствует внешний источник воздуха. Поэтому легкие слегка уменьшаются в объеме, когда ныряльщик достигает поверхности. Аквалангистам, при погружении вдыхающим сжатый воздух, при подъеме на поверхность следует постоянно обеспечивать выброс расширяющегося (из-за понижения давления при подъеме) воздуха.
ОСНОВЫ ПЛАВУЧЕСТИ
П о закону Архимеда , на всякое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной этим предметом жидкости. Это значит, что предметы менее плотные, чем вода, будут плавать (положительная плавучесть) , более плотные пойдут ко дну (отрицательная плавучесть) . Предметы, обладающие одинаковой с водой плотностью, будут "зависать" в жидкости (нулевая плавучесть) .
Т аким образом, в подводном плавании участвуют три фактора: масса предмета, его объем и плотность жидкости. Во время подводного плавания аквалангисту необходимо достичь контролируемой, или нулевой, плавучести. Поэтому, если его масса недостаточна, сила плавучести будет либо держать аквалангиста на поверхности, либо затруднит его спуск и сохранение пловцом необходимой глубины. Если же аквалангист чрезмерно нагружен, его движения в воде и подъем будут затруднены. И то, и другое утомительно и опасно, так как аквалангист будет постоянно бороться с силой тяготения, если он перегружен, или преодолевать силу выталкивания, интенсивно работая ногами, если его масса мала. Это приводит к физическому утомлению и утрате удовольствия от свободного скольжения по безмолвному подводному миру. Положение нулевой плавучести может быть достигнуто при помощи компенсатора плавучести с заранее определенным количеством свинцовых грузил.
Е сли Вы освоите принципы плавучести, то сможете без каких-либо усилий сохранять свое положение под водой. Вы должны внимательно следить за своей плавучестью. Находясь на поверхности, Вы захотите иметь положительную плавучесть, чтобы беречь силы, отдыхая или плавая. Под водой Вы захотите иметь нейтральную плавучесть, тогда Вы не будете иметь веса и можете оставаться над дном, не нанося вреда хрупким кораллам или иным представителям подводной жизни. Нейтральная плавучесть позволит вам свободно передвигаться в любых направлениях.
СНАРЯЖЕНИЕ АКВАЛАНГИСТА
Д оскональное знание снаряжения и его грамотное техническое использование и обслуживание позволят аквалангисту надежно обеспечить свою безопасность, своевременно выявить потенциальные проблемы, либо предотвратить их возникновение.
С уществуют три типа аппаратов для подводного плавания: с открытой, полузамкнутой и замкнутой схемами дыхания. Аквалангисты, занимающиеся подводным плаванием для отдыха, используют аппарат с открытой схемой дыхания, хотя некоторые, более опытные аквалангисты этой категории, часто используют снаряжение с полузамкнутой схемой.
Д ля аквалангиста самое главное - иметь хорошее снаряжение и уметь поддерживать его в рабочем состоянии. Аквалангисты должны знать, как функционирует их снаряжение, и быть готовы справиться с любой чрезвычайной ситуацией, включая неисправность снаряжения.
МАСКИ
Н азначение маски - обеспечить аквалангисту четкий обзор под водой и сохранить воздушное пространство перед глазами. Воздушное пространство в маске подвергается воздействию давления, которое должно уравниваться под водой (обычно во время спуска под воду) поддуванием воздуха через нос в подмасочное пространство. Для этого нос также должен находиться внутри маски, а сама маска - иметь фигурный выступ для зажатия носа при продувании ушных барабанных перепонок. Поэтому неприемлемо использовать очки для плавания.
В продаже есть много масок различных моделей, цветов и форм, но все они должны:
· быть изготовлены из неаллергенных материалов;
· быть герметичной;
· иметь прочный резиновый или силиконовый ремешок, удерживающий маску на голове;
· иметь широкое поле зрения;
· иметь маленькое подмасочное пространство;
· иметь стекло, прошедшее термообработку (отпущенное);
· иметь мягкую двойную обтюрацию по краям маски.
П еред тем как купить маску, ее надо примерить. Наложите маску на лицо, не пользуясь ремешком, и вдохните через нос. Маска должна "прилипнуть" к лицу и держаться, пока вы задерживаете дыхание. Находясь в маске, вы должны также иметь возможность зажать нос пальцами и тем самым выровнять давление в полостях ушей.
С текло новых масок покрыто технологической маслянистой пленкой. Перед использованием ее надо удалить, протерев стекло зубной пастой внутри и снаружи, иначе оно будет затуманиваться даже после применения специальных средств от запотевания. Стекло маски всегда запотевает из-за разницы температуры внутри маски, создаваемой теплом тела, и более низкой температуры воды. Эту потенциальную проблему можно решить, если перед погружением растереть слюну по всей внутренней поверхности стекла (либо с помощью специального антизапотевателя). Перед каждым погружением следует также проверить ремешок маски. Убедитесь, что маска плотно прилегает к лицу и не жмет, а ремешок после подгонки надлежащим образом закреплен в замке. Некоторые модели масок имеют антизапотевающее покрытие и могут прочищаться через клапан в нижней части маски выдохом.
ТРУБКИ
Трубки для подводного плавания представляют собой нечто большее, чем прочные пластмассовые цилиндры, снабженные загубником, позволяющим аквалангистам дышать на поверхности, не поднимая голову из воды.
Существуют три основные конструкции трубок: форма первой напоминает латинскую букву "J", у второй - контурная форма, в изгибах третьей используются гибкие шланги. Не следует выбирать тонкие длинные трубки (диаметр хорошей трубки 2 сантиметра, длина 30-35 сантиметров). Именитые фирмы-производители выпускают трубки, придерживаясь необходимых стандартов.
Вода неизбежно проникает в трубку, поэтому аквалангистам при дыхании необходимо следить, чтобы вода не попала в легкие. Для этого ее регулярно выдувают из трубки.
Трубка должна подходить аквалангисту, быть удобной и оказывать минимальное сопротивление при дыхании. Единственный способ проверить это - вставить загубник в рот, поддерживая трубку у головы перед левым ухом, и подышать через нее. Загубник должен плотно держаться во рту и должен быть изготовлен из неаллергенного материала. При дыхании не должно ощущаться сопротивление.
Подбор трубки зависит от предпочтений аквалангиста, потому что по техническому устройству различные виды трубок мало чем отличаются.
ЛАСТЫ
В подводном плавании как с аквалангом, так и без него движение в основном обеспечивается работой ног. Ласты имеют большую поверхность, которая помогает сравнительно легко передвигаться под водой. Существуют два вида ластов - с открытой и закрытой пяткой, каждый из которых может быть различных размеров и конструкций. Подбор наиболее подходящих ласт определяется размером ноги аквалангиста, его физической силой и условиями погружения.
При подборе ласт следует принимать во внимание два фактора: первый - размер лопасти ласт и ее жесткость (чем больше и жестче лопасть, тем большая сила требуется для приведения ее в движение), второй - наличие или отсутствие сапожек. В холодной воде при использовании "мокрых" костюмов и неопреновых водолазных сапожек для предотвращения потери тепла наиболее подходящими будут ласты с открытой пяткой и регулируемым ремешком. Такие же ласты дополняют "сухие" костюмы, в которых сапожки являются неотъемлемой частью.
В теплых тропических морях, где "мокрый" костюм и сапожки не нужны, используют ласты с закрытой пяткой, правильно подогнанные по размеру ноги.
КОМПЕНСАТОРЫ
Компенсаторы плавучести - это надувные камеры, которые могут надеваться спереди, сзади или как жилет. 
Компенсаторы по типу жилета (стабилизирующие и регулирующие) обошли по популярности другие виды компенсаторов и используются повсеместно.
Их форма и крепления должны быть удобными, а конструкция такой, чтобы в надутом состоянии они не поднимались по спине аквалангиста и не оказывались у него на шее. Компенсаторы плавучести должны быть подобраны по размеру.
Компенсатор является одним из средств безопасности аквалангиста, поэтому его использование обязательно. Компенсаторы легко надуть воздухом из баллона акваланга с помощью устройства поддува - инфлятора или ртом. Они обеспечивают отдых на поверхности, помогают плавать, поддерживать уставшего дайвера на плаву и достигать нулевой плавучести под водой.
Компенсатор плавучести никогда не используйте, как лифт для подъема на поверхность!
Все компенсаторы оснащены клапанами быстрого сброса избыточного давления. Клапан держится в закрытом состоянии пружиной. Когда внутреннее давление компенсатора превышает предел, пружина сжимается, клапан отходит от седла и избыточный воздух вытравливается. Компенсаторы иногда оснащаются несколькими клапанами быстрого сброса. Это необходимо при всплытии, когда лишний воздух не успевает выходить из камеры, приводя аквалангиста в состояние положительной плавучести и ускоряя его подъем.
Некоторые компенсаторы оснащаются маленькими баллонами с воздухом, которые можно использовать в случае крайней необходимости для надувания компенсаторов, не применяя основной баллон. Но главным устройством на компенсаторе остается инфлятор, с помощью которого осуществляется процесс поддува и сдува.
БАЛЛОНЫ И ВЕНТИЛИ
Основная часть акваланга - баллон с сжатым воздухом. В горловину баллона ввернут штуцер с запорным вентилем и выходом, к которому подсоединяется двухступенчатая система регулирования воздуха, управляющая его потоком. Система подачи воздуха в акваланге проста, но замечательна тем, что может подавать воздух на вдох под тем же давлением, что действует на аквалангиста на глубине. Кроме того, она предоставляет аквалангисту полную свободу от шлангов, которыми снабжена система подачи воздуха с поверхности, и проводов телефонной связи.
ВОЗДУШНЫЕ БАЛЛОНЫ
Баллоны акваланга позволяют аквалангисту пользоваться собственным источником воздуха. Баллон - это цилиндрический контейнер, изготовленный из стали или алюминия, различных размеров и диапазона давления. Когда-то был популярен акваланг из двух скрепленных баллонов, сегодня же наиболее распространены одиночные баллоны больших размеров.
На горловине каждого баллона помещена закодированная информация о нем. Первые цифры кода, различные в разных странах, означают название учреждения, выдавшего разрешение на эксплуатацию. За ними следуют коды сплава металла - 3 АА, стали - 3 А и алюминия - 3 AL. Следующий код - максимальное рабочее давление, до которого можно накачивать воздух в баллон, и проверочное давление.
За этими кодами (обычно под ними) помещается серийный номер баллона. Этот номер следует записать и сохранить для подтверждения его принадлежности владельцу в случае утери или кражи баллона. Очень важен код, обозначающий дату проверки. Он должен содержать специальную отметку инспекции по сосудам высокого давления и год проведения гидравлического испытания. Следует регулярно (обычно раз в 5 лет) проводить опрессовку баллона и ставить соответствующее клеймо.
Баллоны для подводного плавания требуют ухода. Их также нельзя перегревать и повреждать.
ВЕНТИЛЬ БАЛЛОНА
Вентиль баллона для подводного плавания - это простой запорный клапан, с помощью которого вручную регулируется вход и выход воздуха высокого давления. В настоящее время из-за своей простоты и надежности подобный вентиль стал типовым во всем мире. В запорный клапан входит предохранительное устройство, предназначенное для вынужденного стравливания опасного уровня высокого давления, возникающего при недостаточно осторожном заполнении баллона или же при использовании в условиях высоких температур (например, при пожаре). Предохранительное устройство рассчитано на пять третей рабочего давления баллона. Если этот уровень давления будет превышен, произойдет разрыв клапана, сопровождающийся громким звуком и шипением струи выходящего воздуха, но никакого ущерба нанесено не будет, разве что вашим истрепанным нервам! Без такого предохранительного устройства баллон превратится в бомбу замедленного действия, которая сможет причинить значительный ущерб.
Вентили баллона - важная часть снаряжения аквалангиста, их необходимо правильно использовать. Нельзя, например, с силой закручивать или откручивать вентили, так как при этом легко повредить прокладку шпинделя или вставки клапана. Вентиль следует медленно откручивать до полного открытия. Закрывают вентиль поворотом на одну четверть для снижения давления на уплотнение шпинделя. Вентиль баллона должен ежегодно проходить техобслуживание для снижения вероятности его поломки.
РЕГУЛЯТОРЫ
Регулятор - это наиболее важная часть акваланга, которая обеспечивает подачу воздуха из баллона в необходимом количестве и под давлением, пригодным для дыхания.
Система регулятора состоит из редуктора, расположенного на вентиле баллона, дыхательного автомата и соединяющего их шланга среднего давления.
Назначение регулятора - снижать высокое давление 
воздуха в баллоне до безопасного уровня и подавать воздух только при необходимости. Регулятор использует перепад давлений, создаваемый дыхательным действием легких аквалангиста, и регулирует поток воздуха между баллоном и легкими, автоматически приспосабливаясь к изменениям глубины погружения и темпа дыхания аквалангиста.
Снижение давления воздуха в баллоне и подача воздуха аквалангисту при необходимости достигается в две ступени. На первой ступени (работа редуктора) давление в баллоне снижается с 200 атмосфер до промежуточного среднего установочного давления 7-10 атмосфер, которое выше давления окружающей среды, а на второй ступени (работа дыхательного автомата) промежуточное давление воздуха снижается до давления окружающей среды, и воздух подается на вдох.
В систему регулятора включены и другие шланги, например подсоединяемые к компенсатору плавучести, резервному дыхательному автомату типа "октопус ", панели приборов и даже инструментам, работающим на сжатом воздухе. Для этого производимые на заводе регуляторы имеют в корпусе первой ступени несколько отверстий (портов) среднего и высокого давления. Редукторы имеют разную конструкцию. Они бывают поршневыми и мембранными. Наибольшее распространение получили мембранные редукторы. Способы соединения редуктора с баллоном также отличаются - встречается как резьбовое соединение DIN, так и хомутовое YOKE (INT). Производители предлагают большой выбор редукторов и дыхательных автоматов. Они различаются по материалу, из которого изготовлен корпус, весу, конструкции, силе сопротивления вдоху и выдоху, возможностям подключения дополнительного оборудования и установки противообледенительной системы, наличию внешних регулировок.
После каждого погружения регулятор следует тщательно промывать - замачивать в теплой пресной воде и затем ополаскивать. Когда регулятор не используется, предохранительная крышка первой ступени всегда должна быть на месте. Регуляторы не следует обрабатывать кремниевым спреем, это может повредить диафрагму дыхательного автомата и детали редуктора. Раз в полгода регулятор должен проходить функциональный техосмотр и раз в год - техобслуживание.
Необходимо внимательно следить за окраской внешнего фильтра редуктора, которая может указывать на качество используемого воздуха. Зеленоватый цвет фильтра свидетельствует либо о коррозии в баллоне, либо о наличии воды в первой ступени. Красноватый цвет фильтра указывает на ржавчину в баллоне, а темно-серый или черноватый - на углеродную пыль в баллоне (обычный результат работы загрязненного компрессорного фильтра). Указанные неисправности следует профессионально устранять. Находясь под водой, ваш напарник должен проверить вашу первую ступень на наличие небольших пузырьков воздуха, указывающих на утечку. Большинство инструкторов подводного плавания позволят завершить погружение, если утечка небольшая, но перед следующим погружением неисправность следует устранить. Так же проверяют вторую ступень на вероятность утечки. Необходимо предохранять все шланги вашего регулятора от сильных перегибов, сжатий, растяжений и использовать шланговые протекторы для снятия напряжения.
Находясь на берегу, готовясь к погружению или после него, нельзя допустить, чтобы регулятор оказался на песке. Достаточно одной песчинки, попавшей в шланг или под клапан, чтобы его заклинило под водой. Для устранения неисправности регулятор подсоединяют к баллону и погружают в воду, двигая из стороны в сторону и одновременно стравливая воздух из второй ступени. Это поможет стронуть с места песчинку, и она вылетит из-под клапана. Если остались сомнения в исправности регулятора, его лучше показать специалисту. И еще: не дергайте за шланги, когда берете баллон в руки, это может ослабить их.
МАНОМЕТР
Подводный манометр прикрепляется к шлангу высокого давления, идущему от первой ступени - редуктора, и обеспечивает поступление постоянной информации о давлении воздуха в баллоне. Большинство манометров имеет спиральную трубку Бурдона. Это сплющенная трубка, загерметизированная с одной стороны. Когда внутри спирали возникает давление, она пытается разогнуться и закрытый конец трубки, прикрепленный к системе рычагов, приводит в движение указательную стрелку в соответствии с уровнем давления в баллоне.
В продаже появились новые цифровые манометры. В некоторых из них используются датчики, чувствительные к изменению давления и передающие сигнал из редуктора, установленного на штуцере баллона, на жидкокристаллический дисплей манометра с питанием от батарейки и электронным управлением. Такой манометр устанавливается на консоли с приборами.
Манометр - это прибор, с помощью которого аквалангист может узнать, сколько воздуха осталось в баллоне, достаточно ли его на случай непредвиденной ситуации. Манометр следует приобретать одновременно с регулятором.
Хотя манометр - хрупкий прибор, он не требует специального ухода, кроме обычного промывания. При откручивании вентиля баллон не рекомендуется подносить слишком близко к лицу. Если произойдет утечка в трубке Бурдона и воздух попадет в корпус манометра, прибор может взорваться. При попадании воды внутрь манометра не используйте его, пока не отремонтируете.
Легкое дыхание под водой.В обычных условиях мы не задумываемся о собственном дыхании - это непроизвольный рефлекторный процесс. Но дышать естественным образом на поверхности не тоже самое, что во время погружения под воду с аквалангом: дыхание через регулятор - неестественный акт, но погружение с аквалангом без него невозможно. Следует уделить особое внимание этой "неестественной" составляющей подводных приключений. Погружение на небольшую глубину в теплой воде - это погружение для отдыха в комфортных и в известной степени безопасных условиях. В случае погружения, например, к затонувшему объекту на глубину порядка 40 м приводит к увеличению физической нагрузки, а дыхание через регулятор может вызвать значительное изменение уровня кислорода, двуокиси углерода и азота в различных тканях организма. Подобные перемены в свою очередь могут вызвать резкое изменение в функционировании дыхательной системы. Отсюда вывод: при погружении с аквалангом вы должны осознанно регулировать свой дыхательный процесс, с тем, чтобы избежать возникновения панических состояний и потери самоконтроля, если вдруг вы почувствуете нехватку воздуха или изменения в вашем самочувствии. Человек в состоянии паники совершает необдуманные спонтанные действия, которые могут привести к эмболии или декомпрессионным состояниям, а в случае потери сознания вы рискуете просто утонуть.
Причины возникновения панических состояний или потери сознания под водой часто трудно точно определить, но природа травм и медицинские заключения, сделанные по поводу несчастных случаев под водой косвенно подтверждают, что регуляция дыхания в этих случаях играет важную роль. К сожалению, сведения о глубинных механизмах влияния дыхания на психическое и эмоциональное состояние человека далеко не полные, т.к. исследования, по понятных причинам, проводятся достаточно редко.
Дыхание в обычных условиях осуществляется рефлекторно, такой механизм заложен природой, чтобы обеспечить физиологически необходимое содержание кислорода и двуокиси углерода в крови и тканях. Мы не задумываемся как это делается - просто дышим. Отличные от обычных уровни кислорода, двуокиси углерода и азота могут оказывать на организм независимое, кумулятивное или интерактивное влияние, которое обостряется глубиной погружения, уровнем физической нагрузки, задержкой дыхания и повышением плотности вдыхаемого газа. Ни в коем случае не следует под водой терять контроль над дыханием.
Случай 1. Последствия накопления двуокиси углерода и диспноэ (нарушение частоты дыхания).
"Мы испытывали новый велотренажер-эрогонометр в изолированной камере при повышенном давлении воздуха. В таких условиях достаточно выражено действие азотного наркоза. Наше состояние было удовлетворительным до тех пор, пока мы не перешли на дозированную подачу воздуха, которая обеспечивала нам лишь половину от необходимого притока свежего воздуха. Напарник прекратил крутить педали уже через 3 минуты эксперимента, у него упала температура тела и "закатились" глаза. Я продолжил испытание, хотя понимал, что воздуха не достаточно, но был решительно настроен завершить эксперимент. В итоге я довел себя до состояния забытья, выходя из которого я испытал самое жуткое ощущение в моей жизни - чувство удушья. Если бы я и мой напарник находились в воде мы неминуемо утонули бы."
Спецфизиолог E. Lanphier.
Накопление двуокиси углерода и нарушение частоты дыхания - причина возникновения панических состояний.
Смеси, которыми аквалангист дышит под водой, практически всегда содержат больше кислорода, чем требуется. Пусковым моментом рефлекторного акта дыхания является накопление в крови двуокиси углерода. Парциальное давление кислорода в газовых смесях для дыхания под водой выше нормы, которая составляет 0,21 атм., а биохимия крови не приспособлена к нормальному газообмену кислорода и двуокиси углерода при таких условиях. Большая часть кислорода, поступающего в организм, переносится в химическом соединении с гемоглобином, содержащемся в красных кровяных тельцах (эритроцитах), в то время как углекислый газ в большей степени растворяется в жидких фракциях крови. На поверхности содержание кислорода в венозной крови понижено, а молекулы двуокиси углерода связываются с освободившимся от кислорода гемоглобином. При повышенном парциальном давлении кислорода во время погружения под воду относительная концентрация в венозной крови связанной гемоглобином двуокиси углерода снижается, т.к. значительно количество гемоглобина по-прежнему занято кислородом, но увеличивается концентрация двуокиси углерода, растворенной в крови, что приводит к общему повышению уровня двуокиси углерода в крови и тканях. Таким образом, не смотря на то, что относительное содержание кислорода в крови достаточно, центр нервной системы, регулирующий дыхание, постоянно получает сигнал, что нужно активизировать дыхание.
При нормальных обстоятельствах высокий уровень СО2 вызывает у человека учащенное дыхание и усиление вентиляции легких приводит к выводу из организма избытка СО2. Под водой этот механизм не срабатывает - даже при учащенном дыхании уровень двуокиси углерода не понижается, повышенное давление в окружающей среде просто не позволяет легким выделить весь накопленный СО2, в результате появляется одышка (диспноэ) и субъективное ощущение "нехватки" воздуха.
Причины накопления двуокиси углерода в организме могут быть различными. На поверхности допустимые уровни физической нагрузки лимитируются, преимущественно, особенностями сердечно-сосудистой системы. Но во время дайвинга именно функции дыхательной системы становятся ограничивающим фактором. При погружении на глубину происходит перераспределение объема крови от нижних конечностей к легким, что в совокупности в повышением давления приводит к уменьшению общего объем легких и, соответственно, изменению режима дыхания. Нормальное функционирование дыхательной системы затрудняется и из-за необходимости преодолевать сопротивление потока вдыхаемого через регулятор воздуха, что вызвано ростом плотности вдыхаемого газа при увеличении с одной стороны глубины и давления, а с другой - нарастанием утомления при увеличении физических нагрузок.
Обычно дыхание через регулятор требует некоторого дополнительного усилия, чтобы открыть свободный поток воздуха через систему подачи. Это не представляет никакой проблемы для аквалангиста, совершающего несложное погружение в хорошо отрегулированном современном оборудовании. Но при определенных условиях, например, из-за разницы давления, зависящей от того, на какой глубине находятся легкие аквалангиста, а на какой - регулятор первой ступени, требуются дополнительные усилия для нормального дыхания.
Концентрация двуокись углерода в организме может увеличиться во время дайвинга, если возникает стрессовая ситуация, человек испытывает волнение или, возможно, азотный наркоз препятствует нормальному дыханию. Иногда аквалангисты сознательно ограничивают дыхательную активность, тормозят дыхание, чтобы сохранить побольше воздуха, что может стать причиной головных болей, появляющихся после погружения.
Нарушение ритма дыхания, паника и быстрое всплывание на поверхность.
Избыток двуокиси углерода обычно вызывает ощущение затрудненного дыхания или одышки, в результате человек испытывает испуг, часто сопровождающийся панической реакцией. Возможна и противоположная ситуация - так как парциальное давление кислорода увеличивается, рост концентрации двуокиси углерода может стать менее эффективным сигналом к усилению вентиляции, что приводит к дальнейшему накоплению СО2.
Важность равномерного дыхания под водой не всегда в достаточной степени подчеркивается во время первоначальной подготовки аквалангистов. Неопытные новички, хотя и прошедшие специальную подготовку, особенно подвержены панической реакции на одышку, что часто приводит к неоправданно быстрому всплытию на поверхность, а это, как известно, прямой путь к декомпрессионной болезни или закупорке кровеносных сосудов, а часто и того и другого вместе.
Если человек предполагает, что дыхание под водой ничем не отличается от дыхания на поверхности, его ждет неприятный сюрприз, если на глубине ввиду реальной или кажущейся экстренной ситуации у него возникнет потребность в активизации дыхания. Хотя такая ситуация может быть очень поучительной, в плане накопления опыта поведения под водой, но, скажем прямо, это не лучший способ получать знания.
Если по какой-либо причине вам не избежать внезапного увеличения физической нагрузки, специалисты рекомендуют увеличить вентиляцию легких путем более глубокого дыхания, но не за счет учащения ритма. Это лучший способ избежать ощущения, что у вас "перехватывает" дыхание или не хватает воздуха. Как быть если вы все-таки "потеряли" дыхание? Лучший способ прекратить какие-либо движения, расслабиться и дать возможность дыханию восстановиться.
Как избежать "азотного наркоза" и уменьшить накопление двуокиси углерода в тканях.
Риск потери сознания под водой в следствие "азотного наркоза", отравления кислородом или избыточного накопление углекислого газа, прямо пропорционален глубине, на которую вы погружаетесь на обычном воздухе.
Аквалангистам, которые намерены совершать глубоководные погружения, следует использовать смеси "Гелиокс" - гелий и кислород, либо траймикс - гелий, азот и кислород. Правда использование этих смесей также имеет свои ограничения и требует дополнительной тренировки, опыта и специального оборудования.
Несчастные случаи, травмы и безопасность.
Прямые доказательства причинно-следственной связи между нарушением дыхания возникновением паники и неоправданно быстрого всплытия встречаются редко, однако, данные, опубликованные в отчете DAN "Декомпрессионные состояния и несчастные случаи при погружении с аквалангом" за 2000 год позволяют предположить, что именно неоправданно быстрое всплытие часто сопровождает несчастные случаи с получением травм вплоть до смертельного исхода. На рисунке 1 приведены сравнительные данные о том, как часто неоправданно быстрое всплытие сопровождало погружения с получение тяжелых травм, смертельным исходом и благополучные погружения без последствий для здоровья. Итак, неоправданно быстрое всплытие зафиксировано в 38 % погружений со смертельным исходом, в 23 % погружений, повлекших травмы и в 1 % благополучных, с точки зрения несчастных случаем, погружений.
Причин неоправданно быстрого всплытия может множество, в том числе потеря контроля за плавучестью или нехватка воздуха для дыхания. На рис. 2, например, приведены данные о том, что нехватка воздуха была зафиксирована в 24 % случаях со смертельным исходом, в 5 % случаев, повлекших травмы, и лишь в 0,3 % благополучных погружений.
Случай 2. Потеря сознания на глубине.
В условиях барокамеры, заполненной водой, моделировалось погружение на глубину 54 метра. Испытуемый "плыл" преодолевая сопротивление, которое создавалось тросом, прикрепленным к грузу. Потребление кислорода составляло 2 литра в минуту. В эксперименте испольховался ребризер закрытого цикла. Парциальное давление кислорода поддерживалось на уровне 1,4 атм. Остальной состав смеси - азот в концентрации дающей наркотический эффект соответствующий дыханию воздухом на глубине 53 метра. Наблюдатель зафиксировал тот факт, что испытуемый постоянно во время эксперимента увеличивал интенсивность выполнения упражнения, не смотря на указание снизить нагрузку. Неожиданно, без всякого предупреждения испытуемый потерял сознание. Эксперимент был немедленно прекращен, испытуемый был извлечен из камеры и очень быстро пришел в себя. Случись такая ситуация в условиях реального погружения, последствия могли бы быть столь же серьезные, что и описанные ниже.
Случай 3. Потеря сознания во сремя глубоководного погружения, повлекшая смерть.
Два опытных аквалангиста совершали погружение к затопленному на глубине 42-51 метр объекту. Через 15 минут нахождения на глубине один из аквалангистов дал знак своему бадди, что у него неприятности и они начали вместе подъем на поверхность. На глубине 24 метра пострадавший дайвер потерял сознание и выпустил регулятор. Попытка бадди вставить регулятор в рот товарища, окончилась неудачей. В результате пострадавший скончался в результате утопления. Аутопсия показала, что первопричиной несчастного случая послужило нарушение сердечной деятельности.
Учащенное дыхание на глубине приводит к накоплению СO2 в организме человека. Этот эффект становится очевидным при увеличении парциального давления кислорода до 1,4 атм. Повышение концентрации двуокиси углерода в организме человека может оказывать "наркотический" эффект. Азотный "наркоз" и "наркоз", вызванный накоплением двуокиси углерода, имеют взаимодополняющий эффект, т.е. если аквалангист находится под воздействием обоих "наркозов", риск потери сознания увеличивается. Эффект таких явлений как азотный "наркоз", повышенные физические нагрузки, затруднение дыхания, высокое парциальное давление кислорода и накопление двуокиси углерода проиллюстрирован вышеописанными случаями. Повышение концентрации двуокиси углерода также приводит к усилению внутричерепного кровотока, следовательно - повышенное снабжение кислородом головного мозга, возможный результат - кислородное отравление нервной ткани. Комбинированный эффект азотного и углеродного "наркозов" и кислородного отравления многократно повышает риск нарушения сознания. Усугубляющее действие оказывает повышение физической нагрузки и увеличение плотности вдыхаемого газа, что опять же влечет за собой накопление в крови двуокиси углерода. Рисунок 3 иллюстрирует связи между глубиной погружения, физическими характеристиками газов, уровнем физической нагрузки и риском потери сознания.
Не вызывает сомнений, что чувствительность или устойчивость к отравлению двуокисью углерода или кислородом, равно как и к азотному наркозу в большой степени зависит от индивидуальных особенностей организма того или иного человека. К сожалению, мы не располагаем достаточно надежными методами, которые позволили бы с уверенностью диагносцировать индивидуальную переносимость и ее изменение в тех или иных условиях.
В заключении можем лишь рекомендовать обращать особое внимание на процесс вашего дыхания при погружении под воду с аквалангом: какими бы ни были ваши индивидуальные особенности рекомендуем держаться в рамках безопасной статистики!!!
Dr. Richard Vann
DAN Research
по материалам Alert Diver IV 2000
Позже был изобретен кессон, представляющий собой колокол, обращенный отверстием вниз. Колокол опускается на дно, и под него накачивается воздух. Находящиеся в колоколе люди могут вести необходимые подводные работы.
Даже у водолаза, не говоря о кессонных рабочих, радиус действия под водой очень небольшой, ограниченный длиной шланга, по которому поступает воздух. Естественно, что поиски ученых продолжались. Совсем недавно, уже в нашем веке, удалось создать акваланг – автономный водолазный аппарат с баллонами сжатого воздуха или кислорода для свободного передвижения под водой на значительные расстояния.
Примерно с такой же проблемой столкнулись животные, когда им пришлось переселиться в жидкую среду. Некоторые из них шли тем же путем, что и люди, и на десятки миллионов лет предвосхитили создание водолазных приспособлений.
Легко растяжимый и очень длинный сифон, как настоящий водолазный шланг, имеют личинки еристалис. Живут они на дне водоемов, зарывшись в ил. Если водоем в этом месте очень мелок, личинки имеют возможность, не вылезая из ила, выставлять на поверхность воды свой шланг и преспокойно дышать.
Предки водяных насекомых были наземными животными. Переселение в воду иногда не влекло за собой никаких существенных изменений в их дыхательной системе. Дышат они только воздухом. Единственное приспособление к водной среде выразилось в способности делать запасы воздуха, как поступают аквалангисты, отправляясь в подводное странствие. У жуков плавунцов эти запасы помещаются под надкрыльями, а у гладышей на брюшке. Пузырьки воздуха удерживаются с помощью особых не смачиваемых водой волосков. Отверстия дыхательной системы находятся в местах прикрепления воздушных пузырьков; из этих резервуаров и черпают насекомые необходимый для жизни кислород.
То же самое относится и к паукам. Подавляющее большинство из них – характерные наземные животные, дышащие при помощи особых легочных мешков. Тем замечательнее единственный в нашей фауне перебежчик в водную стихию из этого отряда животных – водяной паук серебрянка. Тело его покрыто мелким несмачиваемым пушком. Когда паук погружается в воду, к пушку пристают мельчайшие пузырьки воздуха, покрывая все тело сплошной воздушной оболочкой. В воде эта оболочка блестит, и паук становится похож на живой шарик ртути. Кроме того, выставляя из воды кончик брюшка, паук забирает более крупный пузырек воздуха и, придерживая его задними лапками, отправляется в царство Нептуна.
Среди водных растений паук натягивает нити своей паутины точно так же, как это делают его наземные сородичи. Сначала паутина имеет плоский вид. Но по мере того как паук переносит под нее пузырьки воздуха, она начинает выпячиваться, принимая форму наперстка. Получается миниатюрный кессон. В этом кессоне и проводит большую часть жизни паук. Здесь же самка откладывает яички, из которых выводятся молодые паучата.
Сходство с аквалангом и кессоном чисто внешнее. Происходящие здесь процессы гораздо сложнее. Пузырьки воздуха, которые несут на себе насекомые, с одной стороны, являются запасными резервуарами, а с другой – помогают извлекать кислород из окружающей воды. Это приспособление даже получило специальное название – физические легкие.
В воде, как известно, растворены все газы, входящие в состав воздуха, в количестве, пропорциональном их концентрации в атмосфере. По мере того как насекомое дышит, концентрация кислорода в воздушном пузырьке уменьшается, и, когда станет меньше 16 процентов, в воздушный пузырек начинается диффузия кислорода, растворенного в воде. Таким образом, запас кислорода в пузырьке все время пополняется.
Если расход кислорода небольшой, например когда насекомое находится в состоянии покоя, физическое легкое может обеспечить потребность в кислороде в течение неограниченно долгого времени. Если же расход кислорода велик, диффузия его из воды не может своевременно восполнять потерю, процентное содержание кислорода в воздушном пузырьке резко уменьшается, а процентное содержание остальных газов (и в первую очередь азота) повышается и делается значительно большим, чем это обычно бывает в воздухе. Поэтому азот начинает растворяться в воде. Объем воздушного пузырька уменьшается за счет расхода части кислорода на дыхание и растворения азота в воде, насекомое вынуждено всплывать на поверхность для пополнения своих запасов.
Количество воздуха, которое насекомое может унести на себе, невелико, и, если бы не происходило пополнения запасов кислорода из воды, его хватало бы очень ненадолго. Это отчетливо проявляется в тех случаях, когда диффузия газов невозможна. Например, если поместить плавунцов и гладышей в кипяченую воду, они вскоре погибнут, так как в кипяченой воде нет никаких растворенных газов и, следовательно, пополнять запасы кислорода неоткуда.
То же самое произойдет, если посадить этих насекомых в воду, в которой растворен только кислород, и в качестве запаса дать тот же кислород в чистом виде. Запаса хватит не больше чем на полчаса, так как в таких условиях диффузия идти тоже не будет. Обычно же гладыши могут находиться в воде, не пополняя запаса воздуха 6 часов. Так благодаря диффузии кислорода из воды в воздушный пузырек продолжительность пребывания насекомых в воде без возобновления запаса воздуха увеличивается во много раз.
Мелкие насекомые, расход кислорода у которых невелик, могут очень долго не пополнять запас воздуха. Причем, оказывается, они не так страдают от уменьшения запасов кислорода, как от убыли из воздушного пузырька азота. Если водяного клопа посадить в воду, насыщенную кислородом, предварительно тонкой кисточкой убрав под водой воздушные пузырьки и заменив их пузырьками из чистого азота, то насекомые долгое время будут чувствовать себя нормально, так как в пузырек азота очень скоро из воды выделится достаточное для дыхания количество кислорода.
Физическими легкими пользуется икра лабиринтовых рыб, для которой родителям приходится сооружать специальную постройку, так называемое гнездо. Оно строится из пузырьков воздуха, заключенных в слюнообразную жидкость. Окруженная лишь тонкой пленкой жидкости, икра, плавая среди воздушных пузырьков, получает достаточное количество кислорода. Убыль кислорода пополняется из воздуха.
Полиакант, живущий в более богатой кислородом среде, строит свои гнезда не на поверхности, а где нибудь под широким листом подводного растения, под камнем или корягой. Раз в воде есть кислород, физические легкие будут работать и на глубине. Интересно, что полиакант строит свое гнездо в любое время года, а не только в период размножения и пользуется им сам, дыша воздухом из гнезда. Это позволяет рыбе не подниматься на поверхность, где может подстерегать опасность, а оставаться у дна в густых зарослях растений, в завалах коряг. Полиакант забирает из своих кладовых воздух, богатый кислородом, а взамен для обогащения кислородом и очистки от углекислоты возвращает пузырек азота с примесью углекислого газа. Только когда в гнезде станет мало азота, полиакант поднимается на поверхность, чтобы пополнить свои запасы.
ПОДВОДНАЯ ОХОТА
Особенности дыхания под водой
Мы уже знаем, что имеющийся в воде растворенный кислород не может использоваться человеком для дыхания, так как легкие нуждаются только в газообразном кислороде. Чтобы обеспечить жизнедеятельность организма под водой, необходимо систематически доставлять к легким достаточное количество кислорода. Это может быть осуществлено следующими путями:
Через дыхательную трубку;
При помощи автономных дыхательных аппаратов;
Подачей с поверхности воды в скафандры, батискафы, домики типа Кусто и др.;
Путем регенерации (восстановления) в подводных лодках.
Все эти пути не являются естественными Для человека и имеют свои особенности.
Дыхание через трубку. Известно, что находясь под водой на глубине не больше метра, можно дышать через трубку. На большей глубине дыхательные мышцы, как мы знаем, не могут преодолеть дополнительного сопротивления, которое образуется как при вдохе, так и при выдохе. Практически для плавания под водой применяются дыхательные трубки длиной не более 0,4 м.
Дыхание в автономных аппаратах. Чтобы обеспечить нормальное дыхание на значительной глубине, необходимо подавать в легкие воздух под таким давлением, которое могло бы уравновесить внешнее давление воды на грудную клетку.
В кислородном скафандре дыхательная смесь перед поступлением в легкие сжимается до нужной степени в дыхательном мешке непосредственно давлением окружающей среды.
В автономном дыхательном аппарате на сжатом воздухе эту функцию выполняет легочный автомат.
При этом особенно важно соблюдать определенные пределы сопротивления дыханию, так как значительная величина его оказывает отрицательное воздействие на сердечно-сосудистую систему человека, вызывает утомление дыхательной мускулатуры, вследствие чего организм не в состоянии поддержать необходимый режим дыхания.
У аппаратов легочно-автоматического действия сопротивление дыханию пока еще остается достаточно большим. Величина его оценивается по максимальному разрежению в газопроводящей системе аппарата около загубника, т. е. в непосредственной близости рта человека.
В отечественных аквалангах на воздухе она незначительна и равна примерно 40-60 мм вод. ст. Однако под водой сопротивление особенно вначале вдоха значительно увеличивается и достигает 200-330 мм вод. ст. (при горизонтальном положении пловца).
Сопротивление дыханию зависит:
а) от расположения легочного автомата по отношению к легким человека;
б) от величины механического сопротивления автомата, которое преодолевается дыхательными мышцами. Это - сила пружин, противодавление на клапаны, сила трения в осевых соединениях и др.;
в) от длины шлангов входа и выхода, характера их внутренней поверхности, от величины мундштучной коробки и наличия в ней клапанов.
Из суммарного сопротивления дыханию большую часть составляет сопротивление, зависящее от расположения легочного автомата, т. е. от разницы в давлении на мембрану автомата и грудную клетку. Чтобы уменьшить эту разницу, располагают легочный автомат спереди, на уровне груди пловца, на животе и вблизи мундштучной коробки.
В настоящее время имеются также конструкции легочных автоматов, в которых уменьшение величины сопротивления дыханию достигается различного рода компенсационными устройствами, уменьшением объема камеры легочного автомата и шлангов.