Dýchanie v extrémnych podmienkach v učebných pomôckach študenta slovníka biológie
Dýchanie a tým aj prívod kyslíka do organizmov dýchajúcich pľúca sa normálne prispôsobuje tlaku okolitého vzduchu. Väčšina ľudí žije s tlakom vzduchu 101 kPa a parciálnym tlakom kyslíka 21,3 kPa. To zaručuje nepretržitý prísun buniek kyslíkom prostredníctvom dýchania. Vo výškach nad 5 000 m, ktoré je možné dosiahnuť napríklad pri lezení, je tlak vzduchu nižší ako 30 kPa a parciálny tlak kyslíka iba 6 kPa. Kyslík sa do krvi vstrebáva iba veľmi pomaly, výsledkom je nedostatočné zásobenie tela životne dôležitými plynmi.
Pri potápaní môže byť na potápača vyvíjaný tlak 400 kPa (čo zodpovedá hĺbke 30 m). V krvi sa rozpúšťa viac plynov, čo pri rýchlom vynorení na povrch môže viesť k chorobe pri potápaní.
Ľudské dýchanie
# Dýchanie # pľúca # kyslík # bránica # bronchia # alveoly # hemoglobín # respiračný povrch # výmena plynov # oxid uhličitý # pľúca # pľúcne dýchanie # pľúcny obeh # pokožka
# Krv
Aj keď je zloženie vzduchu 78% dusíka, 21% kyslíka a 0,04% oxidu uhličitého rovnaké na úrovni mora aj na najvyšších horách Himalájí, vo vysokých nadmorských výškach „nám dochádza vzduch“. Na výstup do vysokých hôr potrebujeme dýchací prístroj.
Ak je percento vzduchu nezávislé od nadmorskej výšky, potom ťažkosti s dýchaním môžu byť spôsobené iba zmenou tlaku.
V našom životnom priestore je tlak vzduchu 101 kPa a Parciálny tlak kyslíka 21,3 kPa.
V Himalájach je tlak vzduchu stále 30 kPa a menej, parciálny tlak kyslíka sotva dosahuje 6 kPa. Toto zníženie tlaku vo vyšších nadmorských výškach by malo za následok ťažkosti s dodávkou kyslíka do ľudského tela pri pobyte v takýchto výškach. V dôsledku zníženého parciálneho tlaku kyslík difunduje pomalšie do krvi, to znamená, že sa už nemôže zo vzduchu uvoľňovať dostatočným „tlakom“. Táto strata rýchlosti má prirodzene tiež vplyv na obsah kyslíka v krvi. Znížené množstvo kyslíka v erytrocytoch vedie k zníženému uvoľňovaniu kyslíka z krvi do buniek tela. Telo je nedostatočne zásobené kyslíkom, to znamená, že svaly a orgány majú obmedzené vykonávanie funkcií.
Použitím dýchacieho prístroja so stlačeným vzduchom sa môže táto strata vyrovnať dosiahnutím týchto výšok.
Zvieratá a ľudia žijúci v týchto výškach sa časom prispôsobili týmto podmienkam. Tvoria oveľa viac erytrocytov ako živé veci v našich končinách. Vďaka zvýšenému počtu erytrocytov sa môže zo vzduchu absorbovať viac kyslíka a môže sa vylúčiť nedostatočná zásoba tela.
Pri potápaní je problém naopak Vonkajší tlak klesá s rastúcou hĺbkou. Bez tlakového odevu je na potápača vyvíjaný tlak 400 kPa v hĺbke 30 m. Tento zvýšený tlak má za následok, že väčšie množstvo plynu z dýchacej fľaše je absorbované krvou a rozpustené v nej, takže v krvi je viac plynu ako za normálnych tlakových podmienok. Pri rýchlom povrchovom úniku plyn uniká do krvi vo forme mnohých malých bubliniek (podobný efekt ako pri otvorení fľaše so sódou). V krvi tieto plynové bubliny blokujú kapiláry (plynová embólia) alebo priamo poškodzujú tkanivo. Dotknuté sú v. a. Pľúca, srdcový sval, vnútorné ucho a centrálny nervový systém. Upchaté kapiláry v mozgu spôsobujú bezvedomie. Ďalšími príznakmi sú svrbenie (tzv. Potápavé blchy), bolesti kĺbov a svalov. Akútna bolesť na hrudníku a silná dýchavičnosť naznačujú poškodenie pľúc, ktoré môže prípadne viesť k prasknutiu pľúcneho tkaniva. Ďalej sa môžu vyskytnúť bolesti srdca, závraty alebo poruchy vedomia a ochrnutie až po paraplégiu.
Toto sú príznaky choroby z potápania (tiež: Kasiónová choroba). Preto musia potápači stúpať veľmi pomaly z veľkých hĺbok a robiť si pravidelné prestávky, aby sa plyn rozpustený v krvi mohol uvoľňovať pomaly a bez poškodenia. Ak sa objavia opísané príznaky, musí potápač okamžite vyhľadať lekára a prípadne podstúpiť ošetrenie hyperbarickou komorou.
Podobné javy možno pozorovať aj pri príliš rýchlej zmene tlakových pomerov v letúne.
Ďalším fenoménom je hlboká intoxikácia. Aj on má za príčinu zmenené tlakové pomery. So zvýšeným uvoľňovaním plynov do krvi sa krvou preniká aj väčšie množstvo dusíka, pretože dusík je 78% súčasťou normálneho dýchacieho vzduchu.
Čím dlhšie teda zostanete v určitej hĺbke, tým viac dusíka sa rozpustí v krvi. Dusík má narkotický účinok, ktorý je založený na dobrej rozpustnosti v tukových zložkách bunkovej membrány. Pretože mozog je jedným z tkanív v tele s najlepším prívodom krvi, práve tu je najväčšia zásoba dusíka. Dusík zhoršuje funkciu synapsií v mozgu, ktoré sú zodpovedné za prenos nervových impulzov. Nastáva intoxikovaný stav, ktorý je možné porovnať s mierne intoxikovaným stavom.
Hlboká intoxikácia závisí od viacerých faktorov. Pre niektorých potápačov môže vstúpiť z hĺbky približne 20 metrov a pre iných iba z oveľa väčšej hĺbky. To často súvisí s rôznymi fyzickými požiadavkami potápačov. Jeden je teda náchylnejší na hlbokú intoxikáciu ako druhý. Vyčerpanie, nedostatok vody, alkoholu, drog a liekov môže významne zvýšiť riziko hlbokej intoxikácie.
Pojem kyslíková fľaša je v tomto zmysle nesprávny, pretože neobsahuje čistý kyslík, ale zmes vzduchu založenú na prostredí, ktorá sa dodáva za nepoškodzujúcich tlakových podmienok. Preto by sa mal používať termín valec so stlačeným vzduchom alebo valec s dýchacím vzduchom.