Человек-дельфин

Реально ли это, современна ли идея, развиваемая автором?

Китообразные, ластоногие и сирены — морские млекопитающие, великолепно приспособленные к своим условиям обитания. Одни виды — к беспредельным просторам открытого моря, другие — к его прибрежной зоне, третьи — к эстуариям рек, четвертые — к самим рекам и озерам. Общим для всех является обитание в воде, целый ряд свойств которой резко отличается от среды воздушной. Вот некоторые из них.

Плотность воды в 800 раз выше, а потому приспособиться быстро плавать и при этом экономно расходовать энергию смогли лишь виды, у которых эволюционный процесс оттачивал форму тела, рули поворота и глубины, наконец сам движитель. Это ласты, плавники, хвостовые отделы туловища. Взгляните, например, на красавцев дельфинов — само совершенство линий и форм! Именно это, а также кожный покров вследствие своего свойства ламинаризовать поток обтекания обеспечивают морским млекопитающим уникальные скоростные возможности — в эксперименте до 16 м/с — и способность к маневру. Но даже быстроходные дельфины, если надо развить высокие скорости, должны выпрыгивать из воды, чтобы лететь по воздуху, — это экономичнее. Вряд ли когда-нибудь люди, пусть даже “амфибии” или “дельфины”, научатся, точнее, смогут плавать со скоростями китов или тюленей без механического или иного движителя. Правда, лет двадцать назад группой специалистов на ЭВМ была смоделирована эволюция конфигурации тела человека, если его поместить в поток воды, движущийся с определенной скоростью. При шаге отсчета в 1000 или 10 тыс. лет выяснилось, что сначала будут удлиняться челюсти, а лоб “поедет” назад, становясь все более покатым, затем исчезнет нос, а ноздри переместятся на темя. В итоге через 20–30 млн. лет получилось бы нечто очень похожее на голову дельфина. Этот шуточный расчет показывает, что надеяться на изменение гидродинамики человека в ближайшее время благодаря тому, что он с рождения будет в воде, все же не приходится, а значит, плавать со скоростью 2 м/с — предел мечтаний! Или обтекатели, моноласты и прочая технология!

Вода невероятно теплоемка, она в 20–27 раз более “жадно”, чем воздух, отбирает тепло. Для млекопитающего, и тем более для человека, эти потери могут привести к переохлаждению, а следовательно, к частичному или полному расстройству большинства функций и смерти. Постоянство температуры своего тела морские млекопитающие обеспечивают совершенной системой терморегуляции и термоизоляции. Отдача избытка тепла происходит с плавников и ластов, а тело покрыто надежным слоем теплоизоляции. У всех полуводных (бобров, нутрий, ондатр, норок), а также у морских млекопитающих (котиков и каланов) развит необычайно густой мех, в подпушии которого и при нахождении в воде сохраняется воздух. Снаружи эти пуховые волосы с прослойкой воздуха между ними прикрыты, как черепицей, плотно прилегающими друг к другу плоскими остевыми волосами. У остальных ластоногих волосяной покров выполняет лишь механическую функцию, защищая кожный покров от воздействий льда, камней, а термоизоляция осуществляется жировым слоем. У китов и сирен волосяной покров исчезает, и только жировой слой спасает их от переохлаждения. У человека жировой слой обычно не так развит, как у китов (у афалины — 4—10 см, у белухи, обитающей в Арктике, до 15–25 см), а кроме того, не имеет “поэтажного” кровоснабжения (на разных уровнях от поверхности), что позволяет киту, перераспределяя кровоток, уменьшать или увеличивать отдачу тепла в жировую ткань, температура которой увеличивается от периферии к мышцам. Отсутствие этой особенности делает пловца беззащитным перед охлаждением, и даже в воде с температурой 20° через час-полтора он замерзает. Если же рассматривать ныряние человека и какую-то его деятельность на глубине, то надо помнить, что даже в теплых морях температура воды значительно снижается с глубиной. Это заставляет человека надевать гидрокостюмы, мокрые или сухие, из губчатой резины или заполненные твердыми шариками с воздухом, так как давление обжимает пористую резину и она не греет после определенной глубины. Наконец, если приходится работать на глубине 300–500 м, то теплозащита гидронавта может быть осуществлена лишь подачей в костюм горячей воды. Таким образом, если ставится задача длительного пребывания под водой, этот барьер холода человеком преодолевается только с помощью технических ухищрений.

Нельзя забывать и об ограничениях мировосприятия человека в воде. На воздухе большую часть информации мы получаем с помощью зрения, а в воде, даже идеально чистой, дальность видения ограничивается примерно 30 м, а кроме того, по мере удаления от поверхности падает освещенность. Взвешенность в водной среде плюс гидростатическое давление выключают проприорецепцию, не замечаемую нами на Земле, — информацию “низ — верх” и “слева — справа”, поступающую постоянно от контакта с полом, стулом, столом. Уже на глубине 60–70 м гидронавты испытывали значительные неудобства от этой постоянной опасности потерять ориентировку — “верх — низ”.

К этому надо добавить, что главный подводный информационный канал — акустический, теряет для ныряльщика чуть ли не половину ценности, поскольку строение органа слуха человека исключает или затрудняет определение направления на источник звука. Дельфины обладают эхолокационным аппаратом, с помощью которого они великолепно ориентируются при любой освещенности и прозрачности воды. Опять “человеку-дельфину” без техники и электроники придется туго.

Это проблемы, о которых в книге практически ничего не говорится, но, к сожалению, они стоят на пути освоения человеком водной стихии, делая ее враждебной, не прощающей промахов, не допускающей “панибратства”. Даже ласковое, теплое южное море с каждым десятком метров в глубину становится все более неприветливым и враждебным. Напряженность, страх, неодолимое желание поскорее вынырнуть на поверхность, где настоящий воздух и свет солнца, — вот те чувства, которые зачастую становятся преобладающими у гидронавта.

Все млекопитающие дышат воздухом атмосферы. Морским млекопитающим приходится для этого систематически выныривать на поверхность. Делать выдох-вдох. Один, два, а после длительного пребывания под водой иногда и пятнадцать. Потом снова скрываться под поверхностью воды на полминуты, минуту. Кашалоты, например, могут быть под водой и сто минут, кстати, точно так же, как и тюлени, например, байкальский. Поверхностные воды океана, глубины в десятки и сотни метров, наконец, чудовищные глубины в один-два километра освоены разными видами морских млекопитающих. Это не рекордные погружения, а повседневный образ жизни. Да и узнали мы об этом в общем недавно. Сначала по находкам животных, запутавшихся в орудиях лова или кабелях, установленных на определенной глубине, а затем с помощью современной измерительной аппаратуры.

Человек на одном вдохе может погрузиться под воду на минуту, полторы; профессиональные ныряльщики за жемчугом — на 2–2,5 минуты, редко на 4 минуты. Лишь отдельные уникальные личности типа Боба Крофта или автора книги могут перешагивать этот рубеж ценой огромной, напряженной, многолетней тренировки. Пока еще не раскрыт “секрет волшебной травы Глауко” и не созданы кислородные таблетки, а потому человек, отправляясь под воду, берет с собой запас кислорода в баллонах акваланга или присоединяется к длинному резиновому шлангу со сжатым воздухом. Что же позволяет морским млекопитающим обходиться под водой без акваланга или шланга так долго, как нам и не снилось?

Позвоночные вышли на сушу примерно 300 млн. лет назад, а спустя еще 240 млн. лет в ископаемых остатках мы обнаруживаем современных китообразных. Даже по историческим масштабам это порядочный отрезок времени, который позволил эволюционным механизмам изменчивости и отбора создать млекопитающих, прекрасно приспособленных к существованию в воде. Принципиально сохранился план строения предковой формы, но практически все системы и органы значительно изменились, стали идеально приспособленными к жизнедеятельности в новых условиях обитания. Добавим немного к сказанному в книге.

Строение дыхательной системы китообразных — дыхательное отверстие на “макушке” верхней теменной части головы, короткая широкая трахея, удлиненные легкие, мощная косая диафрагма и межреберная мускулатура — все приспособлено к короткому, взрывоподобному выдоху-вдоху за 0,7–1,0 секунды. Выдох для экономии времени может начинаться еще под водой, скорость потока воздуха у афалины — 10 л/с, а у маленькой морской свиньи весом 40 кг — около 5 л/с. Неспадающиеся жесткие или эластичные бронхи ветвятся и заканчиваются 457 млн. альвеол. Это подсчитано у той же морской свиньи, а у вдвое большего по весу человека имеется всего 150 млн. Альвеолы китов густо оплетены капиллярами, предназначенными для максимально быстрого обмена газов в системе “воздух — кровь”. Нет в альвеолах человека такой густой капиллярной сети.

Ранее полагали, что способность к длительному апноэ определяется большим количеством крови (до 15 % веса), поскольку в ней содержится и больший запас кислорода. Однако на поверку оказалось, что у китообразных, да и других морских (а также наземных) млекопитающих увеличение объема крови связано главным образом с увеличением скорости плавания или бегания. Количество гемоглобина, носителя кислорода, также обычно 14–17 % и опять-таки увеличивается до 21 % у скоростных видов дельфинов. Но зато мышцы буквально нашпигованы миоглобином, его в 3–5 раз больше, и потому они темно-красного, чуть ли не черного цвета. Миоглобин не только создает свой автономный запас кислорода в мышцах, но и обладает свойством втрое ускорять кислородный обмен. У новорожденного дельфина миоглобина мало, его количество увеличивается лишь с возрастом, но это генетически запрограммировано, и никакими тренировками этого не добиться. Вряд ли “человеку-дельфину” удастся обзавестись таким мощным запасом кислорода для автономной работы мышц при погружении в апноэ.

Интересны адаптации и сердечно-сосудистой системы. При погружении под воду отключается кровоснабжение мышц и большей части периферических органов. Они функционируют на собственных запасах кислорода, затем в них развивается и становится преобладающей анаэробная фаза с накоплением молочной кислоты, вынос которой в общее кровяное русло задерживается резким ослаблением или прекращением кровотока, что в свою очередь предотвращает резкий сдвиг рН крови и т. д. Эта схема обмена “аэробный — анаэробный” сохраняется и у человека-ныряльщика, но в гораздо менее специализированном виде.

Экономный расход запасов кислорода (50–56 %), накопленного в крови морских млекопитающих, осуществляется под водой рядом приспособительных функций. Уменьшается частота сердечных сокращений, появляется брадикардия. Кровоснабжение сохраняется лишь в органах, крайне чувствительных к дефициту кислорода, — центральной нервной системе и в органах чувств. Действуют “чудесные сети” — ветвления артериальных сосудов вплоть до образования мелкососудистых, губкоподобных сплетений. У китообразных их впервые описал Тисон еще в 1680 г. Эти интереснейшие образования известны не только у китообразных. Их назначение — сгладить редкий пульс, стабилизировать кровяное давление и замедлить скорость кровотока, чтобы максимально полно происходил газовый обмен: в ткани поступал кислород, а в кровь переходил углекислый газ. Разумеется, “человеку-дельфину” присоединить к имеющейся брадикардии систему “чудесных сетей” было бы весьма и весьма полезно, но от тренировки она у него не возникнет.