Где предел?

Сжатым воздухом нельзя пользоваться на глубине ниже 30 м – из-за опасности азотного наркоза. Азот необходимо заменять, а объем кислорода по мере погружения нужно постоянно регулировать так, чтобы давление не превышало 0,5 бар. Для восстановления баланса вдыхаемого газа используется гелий, и на глубинах, превышающих 30 м, ныряльщики обычно дышат кислородно-гелиевой смесью (так называемый «гелиокс» или КГС). Как инертный газ гелий имеет ряд преимуществ перед азотом. Во-первых, он обладает меньшим наркотическим эффектом. Во-вторых, им легче дышать, поскольку он разреженнее и менее вязкий – его молекулярная масса составляет всего четыре единицы (молекулярная масса азота, для сравнения, – 28 единиц). Гелий труднее растворяется в воде, что сокращает объем растворенного в крови газа и время на декомпрессию. Однако у гелия есть и недостатки, среди которых – высокая теплопроводность, ведущая к тому, что с выдыхаемым воздухом теряется много тепла, поэтому ныряльщику требуется дополнительное утепление, чтобы не замерзнуть. Кроме того, из-за низкой плотности повышается тембр голоса, человек начинает разговаривать как персонаж мультфильма. Происходит это потому, что звук в гелии распространяется быстрее, а значит, повышается резонансная частота дыхательных путей.

На глубине более 200 м (21 бар) у людей и сухопутных животных развивается нервный синдром высокого давления (НСВД). Это нервное расстройство, известное в просторечии как «трясучка», поскольку вызывает дрожь. Помимо нее наблюдаются также головокружение, тошнота и кратковременные периоды отключения внимания – так называемый микросон. Причины НСВД еще недостаточно изучены, однако предположительно он может возникать из-за прямого воздействия давления на нервную систему, поскольку изолированные нервные клетки демонстрируют сходную гипервозбудимость при создании аналогичного давления в лабораторных условиях. Примечательно, что действие давления и действие анестезии взаимообусловлены. Головастики, например, замирают под воздействием слабого алкоголя (2,5 %) или высокого давления (20–30 бар), однако при одновременном воздействии того и другого благополучно продолжают плавать. Мыши под общим наркозом при увеличении давления просыпаются. НСВД же, напротив, под общей анестезией слабеет. Непосредственно на человеке такой эксперимент никогда не проводился, однако в результате экспериментов на животных выяснилось, что НСВД можно частично побороть добавлением небольшого количества азота к кислородно-гелиевой смеси. Такая смесь называется «тримикс» или КАГС.

НСВД ставит предел глубины, на которую может погрузиться ныряльщик в естественной среде. На гелиоксе предел этот составляет 200–250 м, однако на специальных дыхательных смесях, например, тримиксе, как показывают экспериментальные погружения, человек может выдержать глубину до 450 м в открытом море (и 600 м – в компрессионной камере). Однако подобные глубины все равно остаются уделом испытателей, обычному человеку туда путь заказан. Морские млекопитающие, напротив, активно осваивают области, лежащие ниже 200 м: кашалоты ныряют до 1100 м, а морские слоны достигали и полутора километров глубины. Многие другие представители фауны – рыбы, бактерии, многощетинковые черви – выдерживают и большие глубины, обитая вокруг «черных курильщиков» на срединно-океанических хребтах. Почему же у них не возникает НСВД? Исследования глубоководных видов показывают, что у этих животных гораздо выше порог чувствительности к НСВД. Более того, высокое давление необходимо им для нормального функционирования организма, поскольку в их случае именно декомпрессия может вызвать состояние, сходное с НСВД. Поэтому их можно назвать «облигатными барофилами». В настоящее время ученые бьются над загадкой, как под таким экстремальным давлением функционируют клетки организма.