Скачать презентацию БАРОФИЗИОЛОГИЯ Плавать под водой безопасно и
Физиология.pptx
- Количество слайдов: 58
Скачать презентацию БАРОФИЗИОЛОГИЯ Плавать под водой безопасно и
Скачать презентацию БАРОФИЗИОЛОГИЯ Плавать под водой безопасно и
БАРОФИЗИОЛОГИЯ
«Плавать под водой безопасно и очень увлекательно, я не знаю другого занятия, которое так вознаграждало бы человеческую любознательность. Но люди, которые не подготовились как следует для плавания под водой, могут попасть в беду. Не погружайтесь на глубину, пока не будете знать основ физиологии подводного плавания. . . » Жак-Ив Кусто
ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Физиология – это наука о нормальных процессах жизнедеятельности организма, составляющих его физиологических систем, отдельных органов, тканей, клеток и субклеточных структур, механизмах регуляции этих процессов и влиянии на функции организма естественных факторов внешней среды Барофизиология - наука о влиянии на организм комплекса факторов, сопровождающих изменяемое или измененное давление окружающей среды и парциальное давление газов. Официальной датой рождения барофизиологии, объединяющей гипобарическую (высотную) и гипербарическую (водолазную) физиологии, считается 1878 год, когда П. Бер опубликовал книгу «Барометрическое давление» . Барофизиология является частью эволюционной и разделом экстремальной физиологии. Гипербарическая физиология - часть барофизиологии, исследующая механизмы действия на организм животных и человека высокого гидростатического давления и повышенного парциального давления индифферентных газов, кислорода и их смесей во время компрессии, изопрессии и декомпрессии в совокупности с другими факторами гипербарии, а также последствия воздействия этих факторов.
Вода и ее свойства. Вода является наиболее распространенным веществом на Земле. Она покрывает 70% поверхности нашей планеты, образуя так называемую гидросферу. В жидком состоянии вода представляет собой бесцветную (в толстых слоях голубую) жидкость без запаха и вкуса. Это устойчивое химическое соединение двух атомов водорода и одного атома кислорода - Н 2 О. По массе в воде содержится 88, 81% кислорода и 11, 19%) водорода. Благодаря особенностям молекулярной структуры вода обладает целым набором аномальных физических и химических свойств. Плотность воды зависит от её солености – 775 раз больше плотности воздуха. Относительная плотность тела человека на вдохе меньше плотности воды что позволяет ему удерживаться на плаву, не совершая никаких движений. На выдохе относительная плотность тела человека увеличивается, вследствие чего необходимо совершать плавательные движения даже в морской воде. В среднем обнаженное тело человека в воде весит не более 4 кг. При повышении относительной плотности воды вес человека уменьшается до 1 -2 кг, а в некоторых случаях (в соленых озерах, Мраморном, Мертвом морях) вообще приближается к нулю. Вода имеет примерно в 60 раз большую вязкость, чем воздух. Это влияет на характер движений человека в водной среде. Привычные в наземных условиях движения становятся трудноосуществимыми — уменьшается роль инерции и возникает необходимость постоянно прикладывать усилия при движении.
Вода практически несжимаема (ее объем уменьшается на 1% лишь при давлении 200 кгс/см 2, т. е. на глубине 2000 м). Вода обладает особыми теплофизическими свойствами: ее теплоемкость в 4 раза больше теплоемкости воздуха, а теплопроводность больше в 25 раз. Прозрачность воды зависит от количества и состава растворенных в воде веществ, а также от наличия взвешенных частиц, которые рассеивают свет. Распространение света в воде значительно отличается от воздушной среды. Это происходит вследствие отражения света поверхностью воды, поглощения и рассеивания его молекулами воды и растворенных веществ, отражения взвешенными в воде частицами. Распространение звука в воде также значительно отличается от его распространения в воздушной среде. Если на воздухе скорость звука составляет 336 м/с, то в воде - около 1445 м/с (примерно в 4, 5 раза больше). Поглощение звука в воде также значительно ниже, чем на воздухе. Оно зависит от частоты, солености, температуры и величины гидростатического давления. Скорость поглощения звука увеличивается на 1 м/с при повышении солености на 1%. на 3, 5 м/с при росте температуры на 1°С и на 0, 16 м/с при увеличении гидростатического давления на 1 атм.
Свойства газов. Газ — это одно из состояний вещества, при котором расстояние между составляющими его частицами намного превышает их размеры и при этом сами частицы находятся в непрерывном движении. Термин «газ» был введен в XVII в. голландским естествоиспытателем Ян Б. ван Гельмонтом. Газы имеют большую сжимаемость Газы не имеют собственной формы Газы не имеют собственного объема При сжатии газы нагреваются, а при расширении охлаждаются. Газы способны смешиваться друг с другом в любых соотношениях. Биологическое действие газов в условиях повышенного давления определяется именно их парциальным давлением или приведенным к условиям нормального давления содержанием в гипербарической газовой среде.
Основными физическими характеристиками газов являются Плотность – Плотность газа представляет собой отношение массы газа к единице объема. Давление – результат ударов его молекул о стенки сосуда. Растворимость – Растворимость газов зависит от температуры, давления и свойств растворителя (воды, масла, других). Так, при повышении давления, а также понижении температуры растворимость повышается, а с понижением давления и увеличением температуры снижается. Также установлено, что один и тот же газ по-разному растворяется в воде и в масле.
Сатурация (насыщение тканей) – это растворение в жидких средах организма индифферентных газов доуравнивания их парциального давления во всех тканях организма с их парциальным давлением во вдыхаемой смеси. Десатурация (рассыщение тканей) – это процесс освобождения всех тканей организма от растворенных в них индифферентных газов. Противодиффузия – это одновременное разнонаправленное растворение и освобождение от разных индифферентных газов тканей организма до установления парциального давления в них, равного с парциальным давлением во вдыхаемой смеси или среде. Происходит во время резкой смены дыхательной газовой смеси, или после перехода в другую по составу газовую среду при компрессии, изопрессии и декомпрессии. Компрессия - повышение давления газовой и/или водной сред. Изопрессия - постоянное, неизменяющееся давление. Декомпрессия - снижение давления газовой и/или водной сред.
ОСНОВНЫЕ ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ. Закон Бойля-Мариотта – Давление данной массы (или количества) газа при постоянной температуре обратно пропорционально объему газа. Р 1/Р 2=V 1/V 2 РV = Const (при t = const) произведение давления данной массы газа на его объем постоянно, если температура не меняется (т. е. при изотермическом процессе)
Законы Гей-Люссака и Шарля. Закон Гей-Люссака: выражает зависимость объема и давления газа от температуры: изменение объема данной массы газа (V) прямо пропорционально изменению температуры (t) газа при постоянном давлении (т. е. при изобарическом процессе). V 1/Т 1 = V 2/Т 2 где Т 1 и Т 2 - температура в Кельвинах (К)
Закон Шарля: выражает зависимость давления газа от температуры: изменение давления данной массы газа (Р) прямо пропорционально изменению температуры (t) газа при постоянном объеме (т. е. при изохорном процессе). P 1 / T 1= P 2 / T 2 где Т 1 и Т 2 - температура в Кельвинах (К).
Закон Дальтона – общее давление газовой смеси всегда равно сумме парциальных давлений всех газов, входящих в газовую смесь. Р = Р 1 + Р 2+. . . +Рn Парциальное давление – это давление, которое имел бы газ, входящий в состав газовой смеси, если бы он один занимал объём, равный объёму смеси при той же температуре. Парциальное (частичное) давление газа в смеси равно произведению процентного содержания этого газа на давление смеси. Рг = Рсм* С/100 где С - объемное содержание газа в смеси в %. Объемное содержание газов – процентное соотношение всех газов в газовой смеси или среде. Закон Генри – количество газа, растворенное в жидкости, прямо пропорционально его парциальному давлению.
СОСТАВ ВОЗДУХА Газы входящие в состав воздуха Азот N 2 Кислород О 2 Углекислый газ СО 2 Аргон Аr Другие газы 90% 80% 78. 08% 70% 60% 50% 40% 30% 20. 94% 20% 10% 0. 03% 0% Азот N 2 0. 93% Кислород О 2 Углекислый Аргон Аr газ СО 2 0. 03% Другие газы
БИОЛОГИЧЕСКИ ЗНАЧИМЫЕ ГАЗЫ. Кислород (О 2) Биологическая роль кислорода. Животные, растения, а так же человек получают необходимую для жизни энергию за счет биологического окисления различных веществ кислородом поступающим в организм при дыхании. Уменьшение концентрации кислорода во вдыхаемых смесях неизбежно приводит к изменению метаболизма: при уменьшении его содержания до средних величин 12 -18% в покое происходит развитие приспособительных к гипоксии реакций и увеличение общей резистентности организма; дальнейшее уменьшение его содержания (менее 8 -10%) приводит к нарастающей гипоксии, аноксии и гибели В чистом виде 90 -100% при атмосферном и повышенном давлении проявляет выраженное токсическое действие, которое приводит к патологии и смерти.
Диоксид углерода (СО 2) (Углекислый газ, двуокись углерода) Биологическая роль. Углекислый газ играет важную роль в организме. С одной стороны он является составной частью выработки энергии в организме. С другой, является главным регулятором работы дыхательного центра, тонуса кровеносных сосудов, одним из важных регуляторов микроциркуляции. Диоксид углерода сам по себе не токсичен, но не поддерживает дыхание. Большая концентрация в воздухе вызывает удушье. Допустимой концентрацией в искусственной атмосфере гермообъектов является его содержание до 1%, предельно допустимая величина равняется 2%. При дальнейшем повышении концентрации СО 2 во вдыхаемой газовой смеси происходит отравление организма, дыхание с содержанием СО 2 больше его концентрации в альвеолярной порции воздуха, т. е. более 5%, может привести к летальному исходу.
Моноокись углерода (СО) (Угарный газ, окись углерода). Биологическая роль. Моноокись углерода является одним из эндогенных газообразных соединений, играющих значительную роль в жизнедеятельности организма. Особенности процессов ее образования в организме и транспорта от тканей и органов в выдыхаемый воздух в настоящий момент недостаточно хорошо изучены. Результаты недавних биохимических исследований показывают, что СО в организме является не только конечным продуктом метаболических превращений, но и сигнальной молекулой (так называемым вторичным мессенджером), участвующей в механизме преобразования сигналов, регуляции клеточного метаболизма и в передаче информации. Кроме того, СО участвует в механизме регуляции тонуса кровеносных сосудов и, возможно, влияет на внутриклеточные механизмы формирования долговременной памяти. Токсичность. Токсическое действие монооксида углерода основано на том, что он связывается с гемоглобином крови прочнее, чем кислород (при этом образуется карбоксигемоглобин), таким образом, блокируя процессы транспортировки кислорода и клеточного дыхания и вызывая отравление и даже смерть.
Азот N 2 - (от Греч, аzооs) означает «безжизненный» , «Nitrogenium» , что значит «селитру рождающий» Биологическая роль. Азот является элементом, необходимым для существования животных и растений, он входит в состав белков (1618% по массе), аминокислот, нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, хлорофилла, гемоглобина и др. Катализаторы жизненных процессов - ферменты, и все они, равно как и большинство гормонов и витаминов, содержат азот. Биологические эффекты азота при дыхании проявляются при повышенном давлении, связаны с увеличением парциального давления азота при повышении общего давления (водолазный спуск) и могут быть разделены на две составные части: декомпрессионная болезнь, и азотный наркоз.
Соединения азота Монооксид азота (NO) - Биологическое действие. Как и все оксиды азота (кроме N 2 О), N 0 - токсичен, поражает дыхательные пути. Механизмы его действия до конца не ясны, однако установлено, что эта молекула обладает широким спектром биологического действия. Оксид диазота «Закись азота, веселящий газ» (N 2 О) Малые концентрации закиси азота вызывают чувство опьянения и лёгкую сонливость. При вдыхании чистого газа быстро развиваются наркотическое состояние и асфиксия. В смеси с кислородом при правильном дозировании вызывает наркоз без предварительного возбуждения и побочных явлений. Закись азота не вызывает раздражения дыхательных путей.
Водород (Н 2) (Hydrogene, рождающий воду) Биологические эффекты. Токсического действия на организм человека и животных не выявлено, функциональные изменения, связанные с повышенным парциальным давлением и наркотическими эффектами, обратимы и остаточных явлений и отдаленных отрицательных результатов не обнаружено. Наркотический эффект водорода проявляется по-разному у различных видов животных, он значительно слабее выражен, чем у азота, и начальные проявления у человека возникают при давлении больше 250 м. в. ст. Сравнение физиологических эффектов водорода на животных и человеке свидетельствует о большей выраженности этих эффектов у мышей, а наркотическое действие водорода может значительно отличаться от азотного наркоза.
Инертные газы «Благородные газы, редкие газы, аэрофилы, атмофилы» Индифферентные газы – группа газов, которые при нормальном барометрическом давлении и температуре не участвуют в биохимических реакциях организма. В эту группу входят инертные газы кроме радона: криптон, ксенон, неон, аргон, гелий, а также водород и азот. Гелий (Не) Неон (Ne) Аргон (Ar) Криптон (Kr) Ксенон (Xe) Радон (Rn)
ФАКТОРЫ ПОВЫШЕННОГО ДАВЛЕНИЯ ВОДНОЙ И ГАЗОВОЙ СРЕДЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ОРГАНИЗМ. К специфическим относятся такие факторы, которые неотделимы от условий, с которыми организм встречается при погружениях под воду или в сухой барокамере. Специфические факторы обусловлены свойствами газовой и водной сред, дыхательных газовых смесей, компрессией, изопрессией, декомпрессией, физиологогигиеническими параметрами водолазного снаряжения и обитаемых барокамер. К неспецифическим факторам погружений можно отнести гидрометеорологические условия, химические и биологические особенности водной среды, режимы погружений, отдыха и питания, опыт погружений и индивидуальную чувствительность (устойчивость) к факторам водной и гипербарической газовой сред.
К ФАКТОРАМ, ДЕЙСТВУЮЩИМ НА ОРГАНИЗМ ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКА ПРИ ПОГРУЖЕНИЯХ, ОТНОСЯТСЯ: I. Факторы, связанные с физико-химическими свойствами газов под давлением 1. Общее равномерное, объемное сжатие тканей организма. 2. Объемное сжатие, расширение газовых полостей организма. 3. Избыточное растворение индифферентных газов в тканях, свободное газообразование при компрессии и декомпрессии. 4. Наркотическое и токсическое действие индифферентных газов и газообразных вредных веществ. 5. Токсическое действие кислорода. 6. Изменение плотности дыхательной газовой смеси. 7. Изменение теплорегуляции, артикуляции и слухового восприятия.
II. Факторы, связанные с физико-химическими свойствами воды и гидросферой 1. Общее равномерное объемное сжатие тканей организма. 2. Неравномерное по высоте обжатие тканей организма. 3. Гидроневесомость, ограничение подвижности за счет высокой плотности среды. 4. Изменение теплосъема, зрительного и слухового восприятия. 5. Утопление. 6. Опасные морские животные. III. Факторы, связанные со свойствами замкнутого пространства, создаваемого гипербарической техникой, а также с дыханием из водолазных дыхательных аппаратов. 1. Ограничение подвижности. 2. Сенсорная монотонность. 3. Изменение межличностных отношений. 4. Повышенная и измененная микробная обсемененность. 5. Повышенная концентрация антропогенных и техногенных вредных веществ (газов и аэрозолей). 6. Повышенная плотность и сопротивление внешнему дыханию 7. Гипоксия
В условиях повышенного давления обычно действует комплекс вышеперечисленных факторов, однако, ведущими из них являются: гидростатическое и атмосферное давление, измененное парциальное давление кислорода и индифферентных газов-разбавителей кислорода. Механическое давление водной и газовой сред (объемное сжатие). В среднем поверхность тела человека составляет 1, 8 м 2 (или 18000 см 2), он в обычных условиях испытывает давление, равное примерно 18 т. При погружении водолаза под воду на него действует механическое давление, обусловленное как давлением столба воды, так и давлением воздушного столба. На каждые 10 м глубины погружения давление воды увеличивается на 1 кгс/см 2 (1 атм). На глубине 40 м абсолютное давление составит 5 кгс/см 2, а общее давление на организм будет равно 5 • 18 = 126 т. Это громадное давление также практически не ощущается. Исследованиями последних лет было установлено, что при общем объемном сжатии организм человека без механических нарушений может переносить давление 70 кгс/см 2 (700 м). Это объясняется тем, что организм человека состоит из жидких сред и твердых клеточных элементов, которые практически несжимаемы. В процессе объемной компрессии происходит равномерное распределение напряжения во всем объеме организма, вследствие чего в тканях создается внутреннее противодавление, равное величине внешнего давления.
Из-за большой плотности воды она оказывает неравномерное давление на верхние и нижние части тела при нахождении человека в вертикальном положении. Эта разница гидростатического давления составляет около 0, 17 -0, 18 кгс/см 2, что приводит к постоянному обжатию ног, выраженному нарушению кровоснабжения в них и более быстрому охлаждению, а также переполнению кровью верхних участков тела. Механическое действие сжатого воздуха идентично механическому действию водной среды с той лишь разницей, что при этом существует только объемное сжатие организма без воздействия неравномерного по высоте давления, характерного для водной среды.
Влияние гидроневесомости. При передвижениях под водой и выполнении работы водолаз испытывает сопротивление плотной водной среды, которое значительно изменяет привычные двигательные координации, что требует строить совершенно новые формы движений. Нахождение в условиях гипогравитации при отсутствии достаточной опоры изменяет характер движений водолаза, которые становятся более медленными и плавными, ходьба превращается в медленные прыжки боком или наклоненным вперед корпусом с отталкиванием двумя ногами или выполнением плавательных движений. При проведении работы на течении или в условиях волнения воды она оказывает на человека динамическое воздействие. Такая работа связана с тяжелой физической нагрузкой, которая может вести к переутомлению и опасности появления несчастных случаев. Высокая пластичность нервной системы позволяет организму водолаза или подводного пловца после соответствующей тренировки приспособиться к условиям водной среды.
Проприоцептивная и кожная чувствительность под водой. Проприоцепторы - это специализированные чувствительные нервные окончания мышц, сухожилий и связок, которые раздражаются при сокращении и изменении напряжения мышц. Изменения функций проприоцептивного и кожного анализаторов у водолазов связано с уменьшением веса тела в водной среде (гипогравитацией), увеличением сопротивления плотной среды при движениях, использованием специальных грузов для погашения положительной плавучести, обжатием участков тела гидростатическим давлением, повышенной по сравнению с воздухом теплопроводностью и рядом других факторов. Резкое уменьшение веса тела в воде вызывает изменение импульсов, идущих в центральную нервную систему от чувствительных окончаний кожи, мышц и суставов, что приводит к снижению чувствительности нервных центров движения и ухудшению восприятия положения тела под водой. У водолазов и спортсменов-подводников высокой квалификации эта импульсация нарушается меньше, чем у неподготовленных лиц.
При погружениях в воду, имеющую температуру ниже 18 °С, особенно сильному раздражению подвергаются холодовые рецепторы кожного анализатора. Отмечается также повышение порогов болевой чувствительности, поэтому человек не всегда замечает повреждения тела, которые могут возникнуть во время его нахождения под водой. Высокая пластичность нервной системы позволяет организму водолаза или подводного пловца после соответствующей тренировки приспособиться к условиям водной среды. Чем больше стаж работы в водной среде, тем меньше нарушаются функции двигательного анализатора, а водолаз чувствует большую уверенность при различных ситуациях под водой. При одинаковом стаже работы известное значение имеют также уровень физического развития и степень физической подготовленности.
Объемное сжатие, расширение газовых полостей организма. В организме человека имеются полости, содержащие воздух (среднее ухо и придаточные пазухи носа, легкие, желудочнокишечный тракт), которые при нормальных условиях сообщаются с окружающей воздушной средой. При изменении давления окружающей газовой среды в таких полостях может создаваться разность давлений, которая может вызывать травматические поражения прилегающих тканей, в том числе баротравмы различных органов (уха и придаточных пазух носа, легких и внутренних органов). Чем больше разность давлений и меньше механическая прочность тканей, тем раньше проявляются повреждения и тем сильнее они бывают выражены. Разница давления в 0, 5 -1 кгс/см может привести к чрезвычайно сильным травматическим повреждениям.
Влияние гипербарической среды на систему дыхания. Увеличение плотности сжатого воздуха оказывает повышенное сопротивление потоку газа в дыхательных путях. Перемещение в дыхательных путях необходимого для вентиляции легких количества газа достигается созданием положительных и отрицательных градиентов окружающего барометрического давления и альвеолярного давления. Вентиляция легких может меняться от 6— 8 до 120 л/мин при очень тяжелой физической нагрузке. Создаваемый в дыхательных путях конвективный газовый поток имеет сложную структуру, связанную с геометрией дыхательных путей. Вентиляция легких включает 3 разных физических процесса: турбулентный и ламинарный конвективные потоки, а также диффузионный поток. В гипербарических условиях эластическое сопротивление работе дыхания не претерпевает значительных сдвигов, однако увеличиваются усилия, требующиеся для перемещения в дыхательных путях газа, который содержит под давлением большее число молекул.
В связи с повышением сопротивления дыханию в условиях повышенного давления воздуха в системе внешнего дыхания развиваются приспособительные реакции по следующей схеме: 1 2 3 4 5 6 7 • Повышение плотности газовой среды • повышение сопротивления при перемещении газа в дыхательных путях • уменьшение вентиляции • задержка СО 2 в организме (повышение парциального давления СО 2 в альвеолах и напряжения СО 2 в артериальной крови) • возбуждение дыхательного центра • усиление работы дыхательных мышц • утомление дыхательной мускулатуры Значительные нарушения внешнего дыхания у человека в гипербарической среде были выявлены лишь в тех случаях, когда эффект повышенной плотности суммировался с нагрузкой на дыхательную мускулатуру, вызванную форсированным дыханием при тяжелой физической работе или при искусственной гипервентиляции.
Изменение теплорегуляции. Охлаждающее действие воды является одним из важнейших факторов, ограничивающих пребывание человека в водной среде. Она в значительной мере снижает производительность водолазного труда, а также является основной причиной гибели людей, оказавшихся в воде в результате кораблекрушения. Тепловой баланс организма раздетого человека в воде может поддерживаться на стабильном уровне только при условии равенства температур воды и тела, что невозможно в средних широтах. Большие теплопотери в воде объясняются ее высокими теплопроводностью и теплоемкостью. Когда обнаженный или недостаточно одетый человек погружен в холодную воду, у него появляется определенная последовательность симптомов. Вследствие различий между тепловыми свойствами воды и воздуха человек может переохладиться, даже если температура воды достигает 27 -30 о. С. В зависимости от используемого снаряжения в большей степени страдают от охлаждения различные участки. Теплообмен. Существует три способа передачи тепла, которые признаны классическими: теплопроведение (кондукция), конвекция и излучение.
Тепло между двумя телами путем излучения передается в виде электромагнитных волн в определенном диапазоне частот и длины. Характер теплопередачи излучением зависит от температуры, материала и свойств поверхностей излучающего и поглощающего тел. Обнажённый человек в условиях комнатной температуры теряет около 60% от отдаваемого тепла посредством излучения инфракрасных волн длиной от 760 нм. Передача тепла путем кондукции (3% отдаваемого тепла) представляет собой перенос тепла внутри среды из области более высокой температуры в область более низкой температуры. Тепловая энергия распространяется посредством прямого контакта молекул без их существенного перемещения в среде. Конвекция (15% отдаваемого тепла) — потеря тепла путём переноса движущимися частицами воздуха или воды. Излучение, конвекция и проведение происходят, когда температура тела выше температуры окружающей среды. Если температура поверхности тела равна или ниже температуры окружающей среды, то эти способы потери тепла организмом становятся неэффективными.
Испарение — необходимый механизм выделения тепла при высоких температурах. Испарение воды с поверхности тела приводит к потере 0, 58 ккал тепла на каждый грамм испарившейся воды. Даже без видимого потоотделения вода испаряется с поверхности кожи и лёгких в пределах от 450 до 600 мл в день, вызывая потерю тепла порядка 12— 16 ккал/час. Неощутимое испарение — результат непрерывной диффузии молекул воды через кожу и дыхательные поверхности, оно не контролируется системой температурной регуляции. Повышение температуры среды выше температуры тела приводит к приросту температуры тела за счёт излучения и проведения. В этих условиях освобождение от излишков тепла и охлаждение осуществляются только потоиспарением. Движение воздуха около кожи усиливает скорость испарения и тем самым увеличивает эффективность потери тепла (охлаждающий эффект вентилятора). Потоотделение — один из важных приспособительных механизмов организма к изменениям условий внешней среды. В повседневной жизни встречаются два вида потоотделения — терморегуляторное (возникает на всей поверхности тела в ответ на повышение температуры окружающей среды и при физической нагрузке) и психогенное (в ответ на эмоциональный стресс, обычно локально, но иногда генерализованно). Выделение пота варьирует в зависимости от вида работы и окружающей температуры. При погружении в воду основными способами передачи тепла являются кондукция и конвекция, а также теплоотдача путем испарения.
Влияние водной среды на функции зрительного анализатора. Зрение в водной среде из-за ее особых физических свойств значительно изменяется. Кроме понижения освещенности и ухудшения видимости в воде это объясняется также характеристиками преломляющих сил водной среды и сред глаза. Коэффициент преломления воды (1, 333) близок к показателю преломления роговицы (1, 376), в связи с чем при непосредственном соприкосновении глаза с водой преломляющая сила глазного яблока резко уменьшается. В результате острота зрения ухудшается в 100 -200 раз, а все предметы представляются в кругах светорассеяния. При использовании маски между водой и глазом находится воздушная прослойка, а потому преломляющая сила глаза полностью сохраняется. Однако световые лучи, переходя из водной среды в воздушную через стекла иллюминаторов или очков, претерпевают преломление, в результате чего предметы в воде воспринимаются увеличенными и приближенными примерно на 1/4, а при наблюдении сверху кажутся приподнятыми. При этом также уменьшается поле зрения, что связано с размерами иллюминатора или очков и расстоянием от них до глаза. Функции зрительного анализатора не претерпевают выраженных изменений в гипербарической воздушной среде, а после двухнедельного пребывания под давлением отмечено существенное повышение порогов периферического зрения.
Влияние водной среды на функции слухового анализатора. В водной среде условия для определения направления на генератор звука менее благоприятны, чем в воздушной. Вода является хорошим проводником звука. Средняя скорость распространения звука в морской воде составляет 1510 -1550 м/с при 17 °С, а в пресной воде – 1497 м/с при 25 °С, т. е. скорость звука в воде примерно в 4, 5 раза больше, чем в атмосфере (331 м/с при О °С, 346 м/с при 25 °С). Поэтому при одной и той же частоте колебаний длина звуковой волны увеличивается в 4— 5 раз. Определение человеком направления на источник звука в воздушной среде основано, во-первых, на разности времени прихода звука в правое и левое ухо, во-вторых, на изменении интенсивности звука, воспринимаемого каждым ухом при различных углах поворота головы, в третьих, на разности фаз звуковой волны.
В воздушной среде у людей с нормальным состоянием звукопроводящего аппарата воздушная проводимость значительно преобладает над костной. При погружении человека в воду на первое место выступает костная проводимость. Это происходит в результате того, что акустическое сопротивление воды приближается к акустическому сопротивлению тканей организма, а потому при переходе звуковых колебаний из воды на кожный покров и кости черепа их потери значительно меньше, чем в воздушной среде. В связи с этим воздушная проводимость в воде практически исчезает. Сохраняются лишь слабые звуковые колебания, передаваемые водой воздушной прослойке, остающейся в наружном слуховом проходе. Звуки, генерируемые под водой, резко ослабляются при переходе в воздушную среду атмосферы. Переход звука из воздушной среды в водную сопровождается еще большей потерей звуковой энергии, так как 99, 9 % ее отражается от раздела двух сред. Вследствие этого непосредственная связь между водолазом и персоналом, обеспечивающим спуск, без специальных технических средств невозможна.
Влияние гипербарической среды на сердечно-сосудистую систему У взрослого человека сердце за день перекачивает около 10 000 л крови. Общая длина кровеносных сосудов в организме человека — примерно 100 тыс. км. Распределение крови в состоянии покоя: 1/4 общего объема крови - в мышцах, еще 1/4 - в почках, 15 % - в сосудах стенок кишечника, 10 % — в печени, 8 % — в мозге, 4 % — в коронарных сосудах, 13 % — в сосудах легких и других органов. В условиях повышенного давления воздуха наиболее часто реакция со стороны сердечно-сосудистой системы проявляется урежением частоты сердечных сокращений, которое может сохраняться во время декомпрессии и после ее окончания. Наблюдается снижение максимального артериального давления (АД) и повышение минимального АД, что приводит к уменьшению пульсового давления. С ростом величины давления газовой среды эти изменения становятся более выраженными. Часто возникает гипертоническая реакция на физическую нагрузку, что может свидетельствовать о недостаточном развитии компенсаторных реакций. Отмечаются также замедление скорости кровотока, уменьшение объема циркулирующей крови, ударного и особенно минутного объемов крови, что следует рассматривать как приспособительную реакцию на избыточное поступление кислорода. Полное восстановление изменений показателей сердечно-сосудистой системы происходит в течение первых часов или первых двух суток после окончания спусков.
Влияние гипербарической среды на систему крови При нахождении в условиях гипербарической воздушной среды под действием повышенного напряжения кислорода в крови наступают приспособительные изменения, направленные на уменьшение влияния гипероксии. Основные изменения при гипербарии наблюдаются со стороны красной крови. Незначительное пересыщение тканей организма индифферентным газом вызывает легко компенсируемую гипокоагуляцию в результате медленного образования тромбопластина и тромбина, а также снижения его активности. При более значительном пересыщении отмечается гиперкоагуляция, которая проявляется ускорением перехода протромбина в тромбин, активацией тромбопластина, увеличением содержания фибриногена, тромбоцитов и уменьшением концентрации гепарина в крови. При кратковременном действии повышенного давления изменения показателей системы крови нормализуются в течение 1— 3 сут.
Влияние гипербарической среды на систему пищеварения В период пребывания под давлением водолазы часто предъявляют жалобы на сухость во рту, что связано с угнетением функций слюнных желез. Отмечается снижение секреторной функции желудка на пищевые раздражители при некотором возрастании кислотности желудочного сока. В связи с этим переваривание белков, жиров и углеводов в условиях гипербарии ухудшается, что отмечается также и после окончания декомпрессии. В условиях повышенного давления отмечается некоторое усиление моторной функции желудочно-кишечного тракта, что выражается повышением тонуса желудка и кишечника, а также усилением их опорожнения. При проведении декомпрессии расширение газов в желудке и кишечнике вызывает усиление перистальтики, а также явления метеоризма. В связи с этим водолазам в период спусков не рекомендуется употреблять в пищу продукты, богатые клетчаткой и вызывающие усиленное газообразование (горох, фасоль, квашеную капусту и др. ). Выраженность указанных изменений находится в зависимости от величины давления и продолжительности воздействия, а их нормализация наступает в течение 2 -3 сут после спуска. В случае повышения наружного давления воздух, попавший в желудочно-кишечный тракт при глотании пищи и образующийся при ее переваривании, уменьшается в объеме, что сопровождается уменьшением окружности живота. Если воздух попадает в желудочнокишечный тракт или образуется в нем в период пребывания под давлением, то при последующем его снижении этот воздух будет увеличиваться в объеме и производить растяжение желудка и отрезков кишечника, что может сопровождаться болями.
Влияние гипербарической среды на выделительную систему Практика водолазных спусков свидетельствует о том, что в период пребывания под повышенным давлением и в течение некоторого времени после окончания спуска отмечается усиление диуреза. Было установлено, что под действием давления воздуха 10— 20 м вод. ст. отмечается уменьшение диуреза, связанное со снижением фильтрационной способности почек и уменьшением кровотока в них. При давлении 30— 40 м вод. ст. диурез увеличивается на 20— 30 %. Давление воздуха 40— 50 м вод. ст. приводит к увеличению диуреза в 2, 5— 3 раза с уменьшением относительной плотности мочи вследствие усиления почечной гемодинамики. Эта реакция рассматривается как компенсаторная в ответ на действие повышенного парциального давления кислорода, приводящая к улучшению основных показателей функции почек. При давлении 70— 90 м вод. ст. значительно снижаются почечный кровоток, что ведет к снижению диуреза. Эта реакция признается компенсаторной, направленной против сдвига кислотно-основного состояния в сторону ацидоза при начальной стадии токсического действия кислорода. Отмечено положительное влияние повторных спусков на адаптацию выделительной системы к повышенному давлению.
Влияние гипербарической среды на обмен веществ и энергии Основными причинами сдвигов обмена веществ в условиях повышенного давления воздуха являются изменения газообмена, дыхательной функции крови и кислотно-основного состояния. Снижение газообмена приводит к изменению транспорта газов кровью, уменьшению потребления кислорода тканями, замедлению выведения и накоплению СО 2 в организме. Со стороны углеводного обмена отмечаются умеренная гипергликемия, значительное увеличение содержания молочной кислоты и уменьшение пировиноградной кислоты. Эти сдвиги связаны в основном с угнетением окислительновосстановительных процессов и переходом к анаэробному окислению углеводов и приводят к значительному снижению энергообмена и физической работоспособности. Весьма чувствительными к действию гипербарических факторов оказались ферментативно-гормональные системы. Большинство биохимических показателей возвращается к исходному уровню в течение 5— 7 сут. Работа водолазов под водой сопровождается весьма высокими энерготратами. Однако в межспусковой период основной обмен у большинства водолазов снижен на 15 -30 % по сравнению со стандартами для данной категории лиц. Это различие становится более выраженным с увеличением производственного стажа.
ПСИХИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРЕБЫВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ИССКУСТВЕННОЙ И ЕСТЕСТВЕННОЙ ГИПЕРБАРИИ. Нейросенсорная депривация, Снижение Чувствительности (sensory deprivation) - состояние , характеризующееся значительным снижением восприятия поступающей сенсорной информации. Длительная сенсорная депривация может нанести значительный вред здоровью человека , так как состояние и нормальное функционирование его организма в значительной мере зависят от постоянной реакции на окружающие раздражители. Основными входными сенсорными каналами, по которым в организм человека поступает различная информация , являются органы чувств. Если эти каналы оказываются блокированными, то человек утрачивает ощущение реальности, перестает ощущать себя во времени и пространстве, у него возникают различные галлюцинации , странные мысли, а иногда и проявления дисфункции нервной системы.
ПАНИЧЕСКАЯ БОЯЗНЬ АКУЛ. Страх перед акулами, плотоядными животными с острыми, как бритва, зубами, является естественным. А вот всепоглощающий страх, который не дает вам полюбоваться коралловыми рифами, нет. Тем не менее, некоторые дайверы развивают в себе такое сильное чувство страха перед акулами (и часто причина этому не настоящие акулы в жизни, а те «киношные» , которых мы видим в фильмах «Челюсти» и «Глубокое синее море» ), что даже боятся плавать в обыкновенном бассейне. КЛАУСТРОФОБИЯ: Боязнь закрытого пространства, особенно если из него нет выхода, является инстинктом самосохранения. Многие из нас могут дать объяснение тому, как они справляются с этим в повседневной жизни (например: «на моем этаже двери лифта откроются и все будет нормально. . . » ). Но для дайверов эти страхи более серьезны, т. к. то, что в обычной жизни является просто неприязнью к переполненному людьми лифту, может обернуться болезненным страхом перед рекомпрессионной камерой. Пещеры и погружения на большую глубину, где темно, мутно и плохая видимость, также являются провокаторами приступа клаустрофобии. Даже неприятные ощущения, вызванные ношением маски и плотного гидрокостюма, могут стать ее причиной. АГОРАФОБИЯ: некоторые ошибочно считают, что это боязнь открытого или переполненного пространства, но в действительности, это страх оставить безопасное место, в итоге приводящий к тому, что люди, страдающие этим заболеванием, вообще перестают выходить из дома. У дайверов этот страх может возникнуть, когда они находятся в толще воды и плывут в неизвестном направлении. Кругом только вода и нет никаких ориентиров. Как и при клаустрофобии, сначала вы не понимаете, что держит вас в таком напряжении, до тех пор, пока вас не охватывает паника.
НИКТОФОБИЯ: Дети обычно очень сильно боятся темноты из-за хорошо развитого воображения; их пугает то, чего они не видят. У взрослых такие страхи тоже присутствуют, хотя достаточно отдаленно. Проявляются они тем, что мы всегда запираем дверь на ночь и сторонимся неосвещенных дорог. И поэтому нет ничего удивительного, что данная фобия может проявиться с детской интенсивностью у дайверов, которые, по сути, находятся в чужой среде (а именно в открытой воде), откуда в любой момент могут появиться различные «морские чудовища» . ГИДРОФОБИЯ: Сложно поверить, что дайвер может бояться воды. Но ведь дыхание под водой не является естественным процессом. Для развития страха достаточно один раз глотнуть воду вместо воздуха или допустить, что бы в баллоне закончилась смесь. После этого вы будете бояться подобных ситуаций и всячески стараться их избегать, что отстранит вас от дайвинга или, по крайней мере, вы не будете получать от него удовольствия.
Необычные условия пребывания и работы под водой, затрата значительных усилий и нервно-эмоциональное напряжение приводят к переутомлению, выраженность и скорость наступления которого связаны с уровнем физического развития, приобретенными навыками работы под водой и степенью устойчивости функционирования центральной нервной системы, способностью противостоять стрессорным воздействиям. Быстрое наступление выраженного переутомления в экстремальных условиях водной среды может приводить к аварийным ситуациям, возникновению специфических и неспецифических заболеваний водолазов.
Скачать презентацию БАРОФИЗИОЛОГИЯ Плавать под водой безопасно и
Физиология.pptx