Nurkowanie statyczne (freediving)

Rekord świata w nurkowaniu statycznym, wynosi 11 minut i 35 sekund u mężczyzn oraz 8 minut i 23 sekundy u kobiet. To osiągi konkursowe, uzyskane w warunkach zgodnych z regulaminami konkursów dla nurków. Obejmują one między innymi, obowiązek oddychania powietrzem ziemskim, wynurzenie się i udowodnienie, że nurek nie stracił przytomności.

W warunkach ekstremalnych, przy oddychaniu prawie czystym tlenem, korzystaniu z pomocy innych i często doprowadzeniu się do stanu utraty świadomości, rekord ów jest dwukrotnie wyższy i wynosi 22 minuty i 22 sekundy.

Te wszystkie imponujące, a miejscami szokujące wyniki, są jednak niczym, jeśli porównać je z innymi gatunkami żyjącymi na naszej planecie. Najwięksi rekordziści spośród zwierząt — słoń morski i wal Cuviera — wytrzymują pod wodą ponad dwie godziny!

Trochę bardziej po ludzku

W przypadku zawodów, uczestnicy poddają się hiperwentylacji, czyli biorą kilka głębokich wdechów z rzędu, aby poprawić koncentrację gazów we krwi. Nie należy przy tym brać więcej niż 3–5 głębokich wdechów pod rząd. Przy większej ich ilości, wzrasta znacznie ryzyko wystąpienia tzw. efekt materacowego (zawroty głowy i problemy z orientacją). Warto też pamiętać, że głębokie wdechy mają za zadanie jedynie zmagazynowanie większych ilości powietrza (lub czytego tlenu) w płucach. Nie wpływają jednak przy tym znacząca na saturację, czyli samo wysycenie tlenu w krwi.

Niektórym pomaga medytacja, uspokajająca całe ciało, w tym zmysły. Służy ona również temu, by w kluczowym momencie opanować stres i spowolnić pracę serca. Okazuje się bowiem, że aż jedna trzecia tlenu jest pod wodą pochłaniana przez zmysł wzroku.

Zawody odbywają przy temperaturze wody wynoszącej około niecałe trzydzieści stopni Celsjusza. Nurkowie kładą się na brzuchu i trzymając się krawędzi basenu, zanurzają samą głowę, aby nie zużywać dodatkowej energii na pracę mięśni. Po wynurzeniu muszą ściągnąć maskę, odpowiedzieć na pytanie i popatrzeć w kierunku wyznaczonym przez sędziego – w ten sposób organizatorzy upewniają się, że zawodnik nie stracił przytomności.

Całkowite szaleństwo

Rekord zanurzenia bez oddechu, wynoszący 22 minuty i 22 sekundy, należy do Toma Sietasa z Niemiec. Z kolei, William Trubridge od 2010 roku jest rekordzistą w nurkowaniu bez płetw (rekordowo osiągnął głębokość 101 m) oraz zanurzeniu swobodnym (z użyciem liny asekuracyjnej — osiągnął głębokość 121 m). Aby osiągać takie rezultaty, konieczne są zabiegi i zapewnienie warunków, w których nurek ekstremalny niejednokrotnie ociera się o granicę życia i śmierci.

Odpowiednio stosowana medytacja wycisza zupełnie stres i spowalnia pracę serca do (w skrajnych przypadkach) zaledwie 14 uderzeń na minutę, przy normalnym tętnie wynoszącym 70-80 uderzeń na minutę. Wieloletnie treningi pozwalają również wywołać w organizmie nurka wyuczony tzw. odruch nurkowania. Jest to automatyczna reakcja organizmu na zanurzenie w chłodnej wodzie. Krew jest wówczas przekierowywana z mięśni czy skóry do najważniejszych dla przetrwania narządów: serca i mózgu.

Te same wieloletnie treningi skutecznie zwiększają objętość płuc, która u zawodowych freedriverów osiąga wartość nawet 8-9 litrów. Jakby tego było mało, najwięksi ekstremaliści w tej dziedzinie, przez próbami bicia kolejnych rekordów, oddychają wyłącznie czystym tlenem. To pozwala zmagazynować znacznie większe ilości pierwiastka niezbędnego do pracy płuc, elminując jednocześnie gazy występujące w powietrzu atmosferyczny, do oddychania niepotrzebne, np. azot.

Wszystko ma oczywiście swoją cenę. Ćwiczenia i treningi tego rodzaju wpływają negatywnie na mózg ludzki, czasem bardzo i kilka krotnie doprowadziły już do przypadków śmiertelnych. Jeszcze bardziej zabójcze są popularne lokalizacje wykorzystywane do bicia rekordów w nurkowaniu na bezdechu. Na przykład, podmorska jaskinia Blue Hole, znajdująca się u wybrzeży Egiptu, o głębokości ok. 120 m, pochłonęła do tej pory co najmniej czterdzieści ofiar śmiertelnych.

Tlenowa matematyka

W warunkach spoczynkowych przeciętny organizm zużywa ok. 250 ml gazowego tlenu w ciągu minuty. W tym:

  • układ pokarmowy z wątrobą: 67 ml / min.,
  • serce i układ krwionośny – 17 ml / min.,
  • mięśnie szkieletowe – 45 ml / min.,
  • układ nerwowy – 47 ml / min.

Teoretycznie więc, ośmiolitrowe płuca nurka ekstremalnego, mistrza freedivingu, powinny wystarczać nawet na pół godziny zanurzenia pod wodą.

Jednak w czasie wysiłku i stresu układ krążenia przekierowuje krew do najważniejszych obszarów, a więc przede wszystkim do mózgu, najbardziej wrażliwego na niedotlenienie. Gdy neuronom zaczyna brakować życiodajnego gazu, słabnie nasza kontrola nad ruchami mięśni, cierpimy na zaburzenia wzroku i świadomości.

Im dłużej człowiek przebywa pod wodą w warunkach bezdechu, tym bardziej stosunek tlenu do dwutlenku węgla w naczyniach krwionośnych przesuwa się na stronę CO2. W skrajnych momentach, gdy płuca nie zawierają już w ogóle tlenu, jest on wręcz zasysany z układu krwionośnego. Nagłe wynurzenie się, wciągnięcie powietrza głębokim haustem i nagłe usunięcie tlenku węgla może doprowadzić do skurczu tętnic i utraty przytomności. Dlatego, tak ważne jest, aby po dłuższym nurkowaniu, 2-3 pierwsze oddechy wykonać w miarę możliwości jak najpłytsze.

Człowiek wykonuje przeciętnie 12–14 oddechów na minutę. Za każdym razem wdychamy ok. 500 ml, ale nie cała ta objętość trafia do pęcherzyków płucnych, gdzie zachodzi wymiana gazowa. Część układu oddechowego – jama nosowa, gardło, tchawica, oskrzela – to tzw. przestrzeń martwa, której zadaniem jest oczyszczanie i ogrzewanie powietrza. Owa przestrzeń zajmuje ok. 150 ml, zatem przy każdym standardowym wdechu tak naprawdę możemy skorzystać tylko z 350 ml powietrza. Jeśli pomnożymy to przez 12 oddechów na minutę, to – choć w sumie pobraliśmy sześć litrów – mamy do dyspozycji 4,2 litra. Spróbujmy zwolnić tempo i zrobić w ciągu minuty tylko sześć wdechów, ale za to głębokich – po 1000 ml każdy. Wówczas, choć nadal pobraliśmy łącznie sześć litrów, do pęcherzyków płucnych dociera aż 5,1 litra!

W świecie zwierząt

Morskie ssaki potrafią nurkować przez ponad godzinę, zejść na setki metrów pod powierzchnie i szybko się wynurzyć, nie zapadając na chorobę dekompresyjną. Co przy tym najważniejsze, osiągają takie osiągi bez specjalnego przygotowania, a pod wodą przebywają cały czas w ruchu i w pełni korzystają ze swoich zmysłów.

Najdłużej pod wodą na jednym wdechu wytrzymują:

  • pingwin cesarski – ok. 20 minut,
  • foka Weddella – ok. 80 minut,
  • słoń morski – do 120 minut,
  • wal Cuviera – do 137 minut,
  • kaszalot – ok. 90 minut.

Czymże są więc marne dwadzieścia dwie minuty człowieka-rekordzisty, uzyskane po wielu latach treningów, wielogodzinnych przygotowaniach, z zamkniętymi oczami i w pełnym bezrucho oraz z narażeniem życia, wobec dwóch godzin przebywania pod wodą na jednym wdechu, w pełni ruchu i przy pełnym wykorzystaniu zmysłów, przy jednoczesnym poszukiwaniu jedzenie lub ucieczce przed drapieżnikiem?

Tlenowa chemia

Tlen jest magazynowany w organizmie przez dwa podobne do siebie związki chemiczne. Jeden z nich to obecna w czerwonych ciałkach krwi hemoglobina. Drugi to mioglobina, znajdująca się w mięśniach. U ludzi w płucach przechowywanych jest około 36 proc. całego tlenu zawartego w organizmie, a 51 proc. krąży we krwi. U foki Weddella proporcje te wyglądają zupełnie inaczej – tylko 5 proc. tlenu mają w płucach, a aż o 70 proc. we krwi. Inne proporcje dotyczą również związków chemicznych związanych z wydatkowaniem tlenu. Na przykład, u pingwina cesarskiego występuje o 25 proc. więcej hemoglobiny niż u człowieka, a mioglobiny od 16 do 20 razy więcej!

Pingwiny cesarskie mają również bardzo charakterystyczną gospodarkę tlenową. Ptaki te podczas nurkowania dysponują tlenem na dwa sposoby. W pierwszym całkowicie odcinają dopływ krwi do mięśni. Muszą wtedy polegać wyłącznie na własnych zasobach tlenu, zmagazynowanych w mioglobinie. Kiedy zaś te się skończą, mięśnie przechodzą na oddychanie beztlenowe (tak jak u ludzi podczas długotrwałego wysiłku). Produktem ubocznym tego procesu jest kwas mlekowy, w dużych ilościach toksyczny. Po nurkowaniu, które zaowocuje silnym „zakwaszeniem” mięśni, pingwiny muszą długo odpoczywać i dochodzić do siebie.

Dlatego w sytuacji, gdy potrzebują wiele razy szybko zanurzyć się w wodzie, np. podczas pogoni za ławicą ryb, ptaki te przechodzą na drugi sposób gospodarowania tlenem. Wówczas ich układ krążenia od razu przekierowuje krew tak, by dostarczyła jak najwięcej tlenu do mięśni. Taki tlenowy zastrzyk tuż przed nurkowaniem zapobiega „zakwasom”, ale też zmusza do szybszego wynurzenia się spod wody, bo życiodajnego gazu zaczyna brakować innym narządom.

Ciekawostki

Nie tylko nurkowie mogą przestać na jakiś czas oddychać. Podobną sztukę, choć w nieco innej wersji, opanowali sprinterzy. Mistrzowie, tacy jak Usain Bolt, przebiegają 100 metrów dosłownie na jednym oddechu. Podczas biegu, trwającego mniej niż 10 sekund, organizmowi wystarczają bieżące rezerwy energetyczne. Mięśnie korzystają z adenozynotrifosforanu oraz fosfokreatyny.

Są to biochemiczne „paliwa”, które są bezpośrednio „spalane” przez komórki. Sprint, podnoszenie ciężarów czy skok w dal, to wysiłek, który ma charakter beztlenowy, niekwasomlekowy. Organizm nie potrzebuje tlenu ani nie sięga po rezerwy glukozy, a więc nie wytwarza jednego z jej produktów ubocznych, czyli kwasu mlekowego.

Bibliografia

Cały artykuł powstał wyłącznie na tekstach publikowanych w internetowym wydaniu miesięcznika „Focus”: