Занимательная физиология - Сергеев Борис Федорович. Страница 22

Другая важная причина в том, что в результате брожения образуются различные вредные для организма вещества: этиловый и бутиловый спирты, молочная и масляная кислоты, ацетон и многие другие. Освобождаться от них не так-то легко.

Нередко в процессе дыхания образуются горючие газы. Микроорганизмы часто выделяют водород. Так дышат микробы, живущие в кишечнике термитов. Среди многоклеточных животных особенно много водорода выделяют личинки некоторых мух. Кроме водорода, некоторые организмы могут выделять метан и другие еще пока неизвестные, в том числе и самовоспламеняющиеся, газы. Красочное зрелище представляет выход со дна водоемов скопившихся в иле газов, пузыри которых вспыхивают на поверхности воды голубоватым таинственным пламенем.

Как же сумели животные так резко изменить свой способ дыхания и приспособиться к отсутствию кислорода? Оказывается, это было не трудно. Когда на Земле возникла жизнь, свободного кислорода здесь было мало и первые живые существа вынуждены были стать анаэробами. Только когда кислорода в атмосфере стало много, животные научились полностью сжигать энергетические продукты. Анаэробный же тип дыхания не исчез, а, передаваясь по наследству из поколения в поколение, дошел до нас. Как уже говорилось в начале этой главы, абсолютно у всех животных первые фазы освобождения энергии протекают без участия кислорода. Когда аэробным животным заблагорассудилось вновь переселиться в места, где кислород взять неоткуда, им опять пришлось ограничиться частичным использованием энергии, заключенной в пищевых веществах, вспомнить старые способы обезвреживания недоокисленных продуктов.

Животный мир нашей планеты возник в эпоху, когда кислорода в атмосфере планеты было очень мало. Не мудрено, что живые организмы приспособились к его недостатку. Гораздо удивительнее, хотя мы этого обычно не замечаем, что животные, обитающие в условиях избытка кислорода, сумели сдерживать интенсивность окислительных процессов в организме, тушить всегда готовый вспыхнуть пожар.

Количество кислорода в окружающей среде постоянно, а если и меняется, то только в сторону уменьшения. Поэтому у животных есть разнообразные приспособления для борьбы с недостатком кислорода, но нет ничего, что могло бы их защитить от его избытка.

Впервые с возможностью кислородного отравления при использовании для дыхания чистого кислорода около ста лет назад столкнулся Бер. Это было для ученых так неожиданно, что ему не поверили. Возникло подозрение, что в использованном Бером кислороде содержались какие-то ядовитые примеси. Опыты были многократно повторены, но, как бы тщательно ни очищался кислород, животные, которые им длительно дышали, неизбежно гибли.

Кислородными отравлениями заинтересовались не случайно. Разобраться в этом вопросе было необходимо для налаживания водолазной службы. Человек может находиться в атмосфере чистого кислорода лишь около суток. При более длительном дыхании кислородом возникает пневмония и смерть, как ни странно, от асфиксии, недостатка кислорода в важнейших органах и тканях. При давлении, равном 2–3 атмосферам, человек может находиться не больше 1,5–2 часов, потом наступает кислородное опьянение, нарушение координации движений, нарушение внимания, потеря памяти. При давлении кислорода свыше 3 атмосфер очень быстро начинаются судороги, приводящие к смерти.

Для животных, живущих в условиях острого недостатка кислорода, он еще более ядовит. На этом основан способ борьбы с аскаридами, поселяющимися в кишечнике человека. Кислород, введенный в кишечник человека, опасности для него не представляет, но совершенно непереносим для паразита.

Излишек кислорода опасен не только животным. Он оказывается вредным и для растений. Интересно, что атмосфера нашей планеты, которую растения насытили кислородом, для них неблагоприятна. Им маловато углекислого газа и, что еще удивительнее, слишком много кислорода. Как показали недавние исследования, не только обычная концентрация, но даже всего лишь 2 процента кислорода в среде, десятая часть того, что содержит атмосфера, заметно тормозит фотосинтез. Оказывается, растения создали сами для себя совсем неподходящую атмосферу. Будь кислорода меньше, они росли бы и развивались более интенсивно.

Шлак и балласт

В операционной царила деловитая тишина. Молодой врач — практикант склонился над юной пациенткой. Все уже было готово к операции, ждали только сигнала хирурга.

— Давайте наркоз, — скомандовал высокий седеющий мужчина, не отходя от умывальника. — Я сейчас кончу мыться.

Операция предстояла несложная. Но лежать на операционном столе все-таки страшно; не удивительно, что, когда первая порция эфира достигла легких, больная испугалась, сделала попытку освободиться от маски. Сестре приходится удерживать ее, молодой врач невольно форсирует наркоз. Результат энергичного введения наркоза проявляется быстро. Проходит минута-другая, мышцы расслабляются, больная затихает. Но почему такая странная неподвижность? Больная не дышит! Теперь уж сам наркотизатор поспешно снимает с нее маску и начинает делать искусственное дыхание.

— Лобелии, — просит он сестру, и слышно, как дрожит его голос.

Остановка дыхания в начальный период наркотизации в прошлом довольно частое и опасное осложнение. Оно может развиться при поспешном увеличении дозы газового наркоза. Хотя техника наркотизации в наши дни почти полностью исключает возникновение этого осложнения и дает в руки врачей надежные способы борьбы с его последствиями, встретиться с ним в первый же день самостоятельной работы, да еще благодаря собственной неосторожности, конечно, очень неприятно. Не удивительно, что наркотизатор теперь так же энергично делает искусственное дыхание. Проходят две-три томительные минуты, и больная делает первый вдох, затем второй, третий…

— Достаточно, — командует хирург, но дыхание опять прекращается. Бледный, как полотно, наркотизатор вновь склоняется над операционным столом, чтобы продолжить искусственное дыхание.

— Подождите, коллега, не волнуйтесь, — вмешивается опять хирург, — вы просто перевентилировали больную.

Снова томительное ожидание. Наконец больная делает новый вдох, затем еще, еще. Постепенно дыхание становится чаще, ровнее.

— Теперь продолжайте наркоз, пока больная совсем не проснулась, только не торопитесь, — советует хирург. Постепенно работа операционной входит в обычный ритм, а через полчаса больная уже в палате.

Почему во время операции дважды произошла остановка дыхания? Причина первой понятна: слишком большая доза наркотического вещества угнетающим образом подействовала на дыхательный центр продолговатого мозга, и дыхание прекратилось. Причина второй остановки сложнее. Чтобы разобраться в ней, придется поговорить о регуляции дыхания. В этом участвуют три различных рецепторных прибора. Первый — нервные рецепторы легких, информирующие дыхательный центр мозга о степени их растяжения или спадения. Они сигнализируют мозгу, когда пора прекратить вдох или выдох и сменить его противоположным процессом.

Более важными являются химические рецепторы. Одни из них находятся в сонных артериях и в аорте. Они следят за концентрацией кислорода, содержащегося в крови. Когда дыхательный центр получает информацию, что кислорода в крови мало, он дает команду к учащению дыхания, но нередко оно при этом делается поверхностным. Последнее происходит потому, что при недостатке кислорода дыхательный центр легко тормозится и информация даже о незначительном растяжении легких уже способна прерывать вдох.

Хеморецепторы второго рода находятся в самом дыхательном центре. Они следят главным образом за концентрацией в крови углекислого газа. Если его становится слишком много, дыхание делается более глубоким. Когда наркотизатору пришлось делать искусственное дыхание, значительно усилилась вентиляция легких, поэтому кровь полностью насытилась кислородом, а углекислого газа стало очень мало. Исчезли два главных стимула дыхательных движений, а импульсы, приходящие из легких, падали на приторможенный дыхательный центр, и поэтому их силы оказалось недостаточно, чтобы вызвать вдох. Такое осложнение не опасно, когда нормальная концентрация углекислого газа восстанавливается (раз ткани продолжают дышать, его количество неизбежно увеличится), восстанавливается и дыхание.