潜水病形成原理(为什么潜水员易患潜水病)
不借助任何装置的潜水员,
一般只能下潜到五六十米的深度,
而且在水下逗留的时间,
最多也就几十分钟。
然而海兽就不同了。
不仅如此,
生活在海洋里的许多海兽,
如海豚、鲸、海狮、海牛等,
它们既能迅速下潜至深处,
又能骤然上浮,
在千米水深范围内,
上上下下,
而且不会患潜水病。
常识告诉我们,
潜水越深,
潜水者所受的水压就越大。
如果海兽下潜到千米以下的海水深处,
它所承受的压力达数百个大气压。
海兽为什么有如此之高的耐压性?
海兽的身体组织究竟是如何适应水下的压力变化?
这些问题是科学家多年来一直研究讨论的课题,
因为这项研究有助于帮助人类潜入更深的水中。
生命离不开氧,
海兽和人类一样,
在海水中也不能离开氧气。
潜水员在潜入深水过程中,
他所呼吸的空气是水面上供应的。
潜水越深,供应的压缩气体的压力越大。
在高压环境中,
空气里的氮气就会在人体内溶解。
如果人在水下工作后返回水面的速度
过快由于压强骤然下降,
溶解在体内的氮气就会形成无数细小的气泡。
这些气泡阻塞于皮下组织、关节或肌肉之间,
造成关节肌肉剧烈疼痛。
如果气泡充塞于血液或神经组织中,
就会造成机体的严重障碍,
引发麻痹、休克甚至死亡。
这种病就叫“潜水病”,也被称作“减压病”。
它是在潜水员返回地面后才发生的。
为什么海兽可以不患潜水病?
第一,海兽体内血液储存量大。
虽然海兽和鱼不同,
海兽因没有鳃,
不能直接从海水中摄取氧。
但是,它们体内的血液所占体重的比例比人得多。
例如,海象的血液占其体重的19% 20%.远远超过人的7%。血液担负着输送与贮存氧气的功能,因此,海兽潜水所需的氧气主要不是靠肺部贮存,而是以血液作为”氧气仓库”的。此外,海兽的肌肉也有较强的贮氧作用。海兽肌肉中能和氧气结合从而起到贮氧作用的肌红蛋白的含量也比人大得多,如鲸的肌红蛋白所贮存的氧气高达全身贮氧量的50%。海兽还具有摄取氧气能力强效率高的特点。人平时呼吸一次.只能更换肺中气体的15% 20%.而鲸类却能更换80%以上。这一切,都有利海兽作较长时间潜水。
第二,海兽潜水时其心律会显著变慢。
例如,海豹在水面活动时,每分钟心跳100- 150次,潜水后可降到10次。海兽的心跳显著减缓,周围的除了动脉血管收缩,血液重新分配。脑和心脏的血液循环完全保持正常之外,到达身体四周及肾脏等器官的血流则大大减少,甚至完全中断。这样来,对氧气的消耗也随之大为减少。
第三,海兽的潜水时肺会缩小。
人们发现,鲸在潜水时,
胸部会随外界压力的增加而收缩,
肺也随之缩小,肺泡自然变厚,
气体交换停止。
这样氧气就不会溶解于血液中,
鲸自然不会患潜水病了。
因此,海兽的血液是它的“氧气仓库”。
它们的肌肉也有较强的储氧作用,
储氧可占全身储气量的50%。
由于海兽长时间潜水生活的需要,
其身体结构已发生许多变化。
例如,它们的胸部等处有许多特殊的血管网,静脉管里有许多活瓣,在短时间内积蓄大量血液。当需要潜水时,全身血管收缩,产生大量过剩血液。通过这种储存方式,减轻了心脏负担,填补了因肺气被压缩而形成的胸腔空间,提高其潜水适应性。
揭开海兽潜水之谜,
对于人类了解潜水非常有益。
但是,这方面的理论很不完善,
特别是将海兽不患潜水病的生理机制,
完全用于人类的潜水活动,
则有较大的差距。
人们期望着在不远的将来,
也能和海兽一样随时潜入海水深处,
不再为潜水病所困扰。