فیزیولوژی غواصی
هنگامی که انسان ها به زیر آب فرو می روند فشار در اطراف آنها به مقدار فوق العاده زیادی افزایش می یابد. برای جلوگیری از روی هم خوابیدن ریهها، هوا نیز بایستی تحت فشار زیاد رسانده شود و این امر خون در ریه ها را در معرض فشارهای فوق العاده زیاد گازهای حبابچهای قرار میدهد که هیپرباریسم نامیده میشود. این فشارهای بالا در صورتی که از حدود معینی تجاوز کنند، میتوانند موجب تغییرات فوق العاده شدیدی در فیزیولوژی بدن شوند.
رابطه عمق دریا با فشار
ستونی از آب دریا به ارتفاع ۱۰ متر در ته خود فشاری برابر با یک اتمسفر ایجاد می کند. بنابراین شخصی که در ۱۰ متری زیر سطح اقیانوس قرار داشته باشد، در معرض فشاری برابر با ۲ اتمسفر قرار خواهد گرفت که یک اتمسفر آن مربوط به فشار هوای موجود در بالای آب و یک اتمسفر آن مربوط به وزن خود آب است.
اثر فشارهای سهمی زیاد گازها بر روی بدن
گازهایی که غواص در هنگام استنشاق هوا بطور عادی در معرض آنها قرار دارد عبارتند از نیتروژن، اکسیژن و دی اکسید کربن. هر یک از این گازها میتوانند گاهی موجب اثرات فیزیولوژیک جدی در فشارهای زیاد شوند.
تخدیر نیتروژنی در فشارهای زیاد نیتروژن
تقریبا ۸۰ درصد هوا را نیتروژن تشکیل می دهد. نیتروژن در فشار کنار دریا اثر شناخته شده ای بر روی اعمال بدن ندارد اما در فشارهای زیاد می تواند موجب درجات متغیری از تخدیر یا نارکوز شود. هنگامی که غواص برای یک ساعت یا بیشتر در زیر دریا باقی میماند و هوای فشرده استنشاق میکند، عمقی که در آن نخستین علایم نارکوز خفیف ظاهر میشود تقریبا ۳۶ متر است.
در این عمق، غواص شروع به احساس نشاط و از دست دادن بسیاری از ناراحتی های خود می کند. در عمق ۴۵ تا ۶۰ متری، غواص خواب آلود میشود. در عمق ۶۰ تا ۷۵ متری قدرت غواص بطور قابل ملاحظهای کاهش مییابد و غالبا نمیتواند کارهایی را که از او خواسته میشود با دقت و ظرافت انجام دهد. نارکوز نیتروژنی دارای مشخصاتی بسیار مشابه مستی با الکل است و به این دلیل آن را مستی اعماق نامیده اند.
مسمومیت با اکسیژن در فشارهای زیاد
هنگامی که فشار اکسیژن به مقدار زیادی از ۱۰۰ میلیمتر جیوه بالاتر میرود، اکسیژن محلول در آب خون افزایش مییابد. در محدوده طبیعی فشار اکسیژن حبابچه ای تقریبا هیچ مقداری از اکسیژن کل خون مربوط به اکسیژن محلول نیست اما بتدریج که فشار بطور افزایندهای وارد محدوده هزاران میلیمتر جیوه میشود قسمت بزرگی از اکسیژن کل خون به جای اینکه به حال ترکیب با هموگلوبین باشد به حال محلول است.
به علت فشار اکسیژن بافتی که هنگام استنشاق اکسیژن با فشار اکسیژن حبابچه ای بسیار بالا بوجود می آید به آسانی میتوان درک کرد که این موضوع میتواند برای بسیاری از بافتهای بدن زیان آور باشد. این موضوع بویژه در مورد مغز صدق میکند. در واقع قرار گرفتن در معرض ۴ اتمسفر فشار اکسیژن میتواند در بیشتر مردم بعد از ۳۰ دقیقه موجب تشنجات و به دنبال آن اغما گردد.
مسمومیت با کربن دی اکسید در اعماق زیاد در دریا
هرگاه وسایل غواصی بطور مناسب طرح شده باشد و به خوبی نیز عمل کند غواص هیچگونه اشکالی از نظر مسمومیت با کربن دی اکسید (CO2) نخواهد داشت زیرا عمق به تنهایی فشار سهمی کربن دی اکسید را در حبابچه ها افزایش نمی دهد. دلیل صحیح بودن این امر آن است که عمق، میزان تشکیل کربن دی اکسید در بدن را افزایش نمیدهد و تا زمانی که غواص به استنشاق حجم جاری طبیعی ادامه میدهد کربن دی اکسید را به مجرد تشکیل از راه هوای بازدمی دفع می کند و در نتیجه فشار سهمی کربن دی اکسید حبابچه ای خود را در حد طبیعی حفظ میکند.
غواص تا فشار کربن دی اکسید حبابچه ای حدود ۸۰ میلیمتر جیوه یعنی دو برابر فشار طبیعی در حبابچه ها این تجمع کربن دی اکسید را تحمل میکند. در فشار کربن دی اکسید بالاتر از ۸۰ میلیمتر جیوه این وضعیت غیر قابل تحمل شده و سرانجام مرکز تنفسی به علت اثرات متابولیک منفی فشار این گاز به جای تحریک شدن شروع به ضعیف شدن میکند و غواص دچار خواب آلودگی میشود.
رفع فشار از غواص بعد از قرار گرفتن در معرض فشارهای زیاد
هنگامی که شخصی هوا را در تحت فشار زیاد برای مدت طولانی استنشاق میکند، مقدار نیتروژن حل شده در مایعات بدنش زیاد می شود. دلیل این امر به قرار زیر است: خونی که در مویرگهای ریوی جریان مییابد تا همان فشار زیاد نیتروژن موجود در مخلوط گاز تنفسی از نیتروژن اشباع می شود. پس از گذشت چندین ساعت مقدار کافی نیتروژن به تمام بافت های بدن حمل میشود تا آنها را از نیز از نیتروژن حل شده اشباع کند.
چون نیتروژن بوسیله بدن متابولیزه نمیشود لذا به حالت محلول باقی میماند تا اینکه فشار نیتروژن در ریهها کاهش یابد. در اینحال، نیتروژن بوسیله روند معکوس تنفسی خارج میشود اما این خروج چندین ساعت وقت لازم دارد و منشا مشکلات متعددی می شود که روی هم رفته بیماری رفع فشار نامیده می شوند.
نجات از زیر دریاییها
یکی از مشکلات اصلی نجات، جلوگیری از آمبولی هوا است. بتدریج که شخص از زیر آب بالا میآید گازها در ریهاش متسع شده و گاهی یک رگ بزرگ ریوی را پاره میکنند و موجب ورود گازها به داخل سیستم گردش ریوی و ایجاد آمبولی در گردش خون می شوند. بنابراین بتدریج که شخص صعود میکند باید خودآگاهانه بطور مداوم بازدم انجام دهد.
سرعت خارج کردن گازهای در حال اتساع از ریهها در جریان صعود در زیر آب حتی بدون انجام دم، غالبا برای دفع کربن دی اکسید تجمع یابنده در ریه ها کافی است. این امر مانع از بالا رفتن غلظت کربن دی اکسید در خون شده و از تمایل شخص برای انجام دم جلوگیری می کند. بنابراین شخص میتواند نفس خود را برای یک مدت فوق العاده طولانی اضافی در جریان صعود نگاه دارد.
بدن انسان بیشتر از سیالات تشکیل شده است و فشارهای ناشی از غواصی ورزشی تاثیری بر آن ندارد. ضمناً فضاهای محتوی هوا در بدن انسان وجود دارد که از قانون بویل پیروی می کند. اگر فشار در فضاهای محتوی هوا در بدن با فشار محیط اطراف تنظیم نباشد فشار موجود در اطراف غواص منجر به ضایعاتی در بدن او خواهد شد. اینگونه ضایعات ممکن است در حین فرو رفتن به عمق یا بالا آمدن ناگهانی از عمق صورت پذیرد. و در ناحیه گوشها، سینوسها و دندانهای خراب یا ریه ایجاد ضایعه نماید.
واکنشهای بدن انسان
حال به مهمترین بخش از شناسایی قابلیت های انسان در زیر آب می رسیم. به طور کلی انسان هم مانند دیگر پستانداران شیرجه رو مانند دولفین دارای قابلیت های ویژه ای برای انطباق با زندگی در زیر آب است که به آن واکنش پستانداران در زیر آب می گویند. ابعاد این انطباقات بدین شرح است:
تغییرات خونی
تغییراتی در ماهیت گردش خون در بدن انسان در زیر آب ایجاد می شود تا انسان بتواند در زیر آب مقاومت کند. از جمله اینکه پلاسمای خون به سمت قفسه ی سینه حرکت می کند که شامل شش هاست که خود باعث افزایش فشار خون می شود. در نتیجه این پروسه شش ها بر اثر فشار فراوان در اعماق از کار نمی افتد.
کاهش ضربان قلب
زمانی که انسان در آب قرار می گیرد قلب به صورت خود کار با ریتم آهستهتری حرکت می کند و در نتیجه عضلات قلب اکسیژن کمتری را مصرف میکند.
تولید اکسیژن
پس از آنکه انسان به مدت ۳۰ ثانیه در داخل آب قرار می گیرد آنگاه هموگلوبین بیشتری توسط سلول ها ساخته شده و در داخل خون جای می گیرد و در نتیجه ظرفیت حمل اکسیژن افزایش می یابد.
تغییر مکان خون
یکی از اعجاب انگیز ترین قابلیت های خلقت انسان که در عمق زیاد خود را نشان می دهد آن است که در چنین عمق هایی خون از مکان هایی که نزدیک به سطح بدن باشد خود را پس می کشد. مثلا از زیر پوست ها نوک انگشتان دست و پا و در بخش های محافظت شده ی بدن حالت های دفاعی به خود می گیرد تا از مهم ترین بخش های بدن مانند قلب و مغز محافظت کند.
تغییرات بر حسب عمق
بدن زمانی که در عمق های مختلف قرار می گیرد واکنش های مختلفی انجام می دهد و این واکنش ها از همان زمان که بدن در عمق صفر یعنی در سطح آب قرار دارد و تنها صورت در زیر آب قرار گرفته آغاز می گردد.
عمق پنج متری: در این عمق فشار روی پرده های گوش افزایش می یابد و اینجاست که غواص باید با استفاده از تکنیک بخصوص هوا را به داخل گوش ها وارد کرده و تعادل هوایی را به وجود آورد.
عمق ده متری: در این عمق افزایش در فشار آب باعث می شود تا انسان طبیعی شرایط متعادل خود را از دست بدهد و غرق شدن در این مرحله آغاز می شود.
عمق سی متری: در این عمق شش ها درهم فشرده می شود تا به اندازه یک مشت انسان شوند که یک چهارم اندازه ی واقعی آن است.
عمق یکصد متری: خروج نیتروژن از مغز آغاز می شود و در واقع نیتروژن در کار مغز اختلال ایجاد می کند و مغز قادر به تصمیم گیری منطقی نمی شود.
عمق یکصد وپنجاه متری: ضربان قلب به کمتر از ۱۵ تپش در دقیقه میرسد. در واقع به نوعی آمادگی اعجاب آور در بدن شخص ایجاد می شود تا قلب کاملا از کار نیفتد.
عمق دویست متری: این عمق بالا ترین رکورد غواصی در جهان است که توسط یکی دو تن از بزرگترین غواصان جهان به دست آمده چرا که در این عمق بدن انسان باید فشار آبی را تحمل کند که برابر چند تن است و این امر به واقع نیاز به یک سوپر من دارد.
عوامل درونی
برای اینکه سوخت و ساز بدن بطور صحیح انجام شود بایستی که غذا و اکسیژن کافی به آن برسد خون شما مسئول حمل اکسیژن و غذا میباشد. طرح زیر به شما نشان می دهد که چطور خون فاقد اکسیژن به ریه ها پمپاژ می شود. جایی که دی اکسید کربن به خارج از ریه تخلیه و اکسیژن تازه وارد خون می شود.این خون تازه دارای اکسیژن به قلب برگشته و توسط پمپاژ قلب به تمام بدن می رود و آماده استفاده می گردد.خون مصرف شده (اکسیژن و مواد غذایی از دست داده) دوباره به قلب شما بازگشته و مجدداٌ عملیات از سر گرفته می شود. سلولهای بدن اکسیژن لازم به منظور سوخت و ساز خود را از طریق خون جذب نموده و فرایند عملیات که اکسید کربن می باشد را دفع می نماید.
لرزیدن
اگر شما در زیر آب شروع به لرزیدن کردید. فوراٌعملیات غواصی را در همان لحظه متوقف کرده و به سطح آب بیایید. بدن شما به شما می گوید که حرارت درون بدن شما پایین آمده و هنگامی که درجه حرارت بدن به ۳۵ درجه سانتیگراد تنزل نماید. شرایطی که به آن (هایپوتریما) می گویند بوجود خواهد آمد. در این حال تنفس سریع و عمیق می شود. و بعد از چند دقیقه لرزیدن کم می شود. و عضلات سفت شده و یک حالت رخوت و خواب شدید در انسان بوجود می آید. چنانچه درجه حرارت بدن بیش از ۳۲ درجه سانتیگراد پایین بیاید. تعقل سریعاٌ از بین می رود. که این حالت بسیار خطرناک است. و زندگی شما را شدیداٌ تهدید می کند.
گوش
ساختمان عمومی گوش انسان به سه دسته تقسیم میشود:
گوش بیرونی: همانطور که از اسمش پیداست در محیط بیرون از سر وجود دارد.
گوش میانی: یک حجم از هوا در آن حبس می باشد. هنگام فرو رفتن یا بالا امدن از آب اگر در یک سطح از فشار صحیح قرار نگیرد. ضایعه ای برای این قسمت بوجود می آید. کار پرده گوش یا پرده صماخ جلوگیری از نفوذ آب به گوش داخلی و ارتعاشات صوتی را به گوش میانی انتقال می دهد و فشار هوای درونی و بیرونی را نیز کنترل می نماید.
گوش درونی: وقتی که آب بسیار سرد است. سرما و رطوبت به گوش درونی منتقل می شود و تعادل را مختل و حالت ایجاد سرگیجه و تهوع می نماید. در این موقع به سطح آب آمده و به دکتر متخصص مراجعه نمایید تا عفونت و آلودگی در گوش باعث ضایعه جبران ناپذیر نشود.
سینوسها
سینوس ها حفره های گودی در ساختمان استخوانی جمجمه هستند که توسط راه های باریکی به مجرای بینی وصل می شوند که دائماً راه های آن باید در غواصان سالم باز باشد.در موقع فرو رفتن درآب اکثراً مسئله ای به وجود نمی آید. مگر اینکه مجراها بسته باشد. در این حالت مخاط آستر بافتهای سینوسی خونریزی خواهند کرد. و فضای خالی با خون پر می شود. در این صورت کمی درد تسکین می یابد. اگر در موقع فرود هر نوع دردی در ناحیه سینوسها حس کردید غواصی را از همانجا متوقف کنید. و به سطح آب بیایید. اگر در غواصی ذکام شدید یا تب مالت داشتید بافتهای شما ملتهب شده در نتیجه التهاب تنفسی و گرفتگی ناحیه بینی و شیپور استاش از گوش میانی ترشحاط مخاطی تولید می شود که می تواند مجرای شنوایی و سینوسها را بسوی بسته شدن سوق دهد. هرگز در صورت سرما خوردگی یا هرگونه عفونت گوش و حلق و بینی غواصی نکنید.
ریهها
اگر یک غواص در هنگام صعود از کف آب به بالا هوا حبس نماید هوای حبس شده در ریه منبسط می شود. اگر بافتهای ریه بیشتر از حد نرمال کشیده شود ضایعه ای اتفاق می افتد که از طریق رفتن حبابهای هوا در جریان خون و یا پاره شدن بافتها می باشد. این ضایعات بیماری ریوی نامیده میشوند. تنها راه علاج، قرار گرفتن در اتاق فشار (عکس پایین) می باشد. برای جلوگیری از ضایعات ریوی هرگز در عملیات غواصی با دستگاه هوای فشرده نفس خود را حبس نکنید. تنفس دم و بازدم با دهان بایستی مرتب و در زیر آب خیلی آرام انجام گیرد. ریه یک شخص بالغ درحال استراحت ۵ لیتر و در حال فعالیت ۷ لیتر گنجایش دارد.
دندانها
فضای محتوی هوا بندرت در دندانها وجود دارد. هر چند ممکن است در دندانهای پر شده که مجدداً فاسد می شوند بوجود آید. این فضاها در اثر فشار حین فرو رفتن در اعماق مشکلاتی ایجاد می کند و باعث درد شدیدی در دندان می شود. در چنین مواردی حتما به دندانپزشک مراجعه کنید. دندانهای کسی که می خواهد غواصی در عمق انجام دهد باید سالم باشد یا اگر خراب است آنرا دندانپزشک پر کرده باشد.