ЖАБРЫ И ИХ УСТРОЙСТВО

Как работают жабры

Газ, находящийся в пузыре, представляет собой смесь кислорода и азота, иногда в той же самой пропорции, что и в воздухе. Этот газ извлекается из воды посредством жабр во время обычного дыхательного процесса и переносится кровью в плавательный пузырь. Если хорошенько разглядеть рыбьи жабры, приподняв плоские твердые жаберные крышки по обеим сторонам «шеи», можно увидеть перекрывающие друг друга веерообразные ряды жаберных лепестков — красных складок кожи, прикрепленных к костям между жаберными отверстиями. Их красный цвет объясняется наличием множества крохотных кровеносных сосудов, покрытых чрезвычайно тонкими перепонками. Эти перепонки задерживают воду, но пропускают кислород, который проникает в кровь, проходящую через жабры. В то же время отработанный углекислый газ выбрасывается в море. Иными словами, действие жабр в значительной мере сходно с работой легких.


Рыбы прокачивают воду через жабры, попеременно то сжимая, то раздувая жаберные крышки. Отдав в кровь кислород и забрав углекислый газ, вода вытекает через жаберные крышки. Обратно в жабры попасть она не может из-за складок кожи, действующих как предохранительные клапаны. Иногда вместе с водой в жабры попадают посторонние мелкие частицы или организмы. Если они забивают жаберные отверстия, рыба задыхается.

Люди издавна мечтали научиться жить под водой и дышать, как рыбы. В июле 1964 года вслед за подводниками Ж. И. Кусто четыре водолаза ВМФ США по проекту «Силэб» («Морская лаборатория») провели 11 суток под водой, находясь в стальной камере диаметром 12 метров, опущенной на дно моря на глубину около 60 метров близ Бермудских островов. Они работали там, удаляясь от камеры. Один из них, капитан-лейтенант Роберт Томпсон, настолько привык к жизни на глубине 60 метров, что ему даже снилось, будто он может дышать водой. «Мои сны, — рассказывал он, — были настолько правдоподобны, что каждое утро я просыпался с намерением попробовать сделать это». Однажды, когда он отдыхал на коралловом рифе, его обуяло непреодолимое желание сорвать с себя маску и вдохнуть воду. К счастью, он удержался от этого.


В том же году мечта Томпсона оказалась близкой к осуществлению: доктор Уолтер Л. Робб, инженер-химик, изобрел искусственные жабры, с помощью которых хомяк мог дышать под водой. Эти жабры были изготовлены из чрезвычайно тонкой (0,0025 миллиметра) резиновой мембраны. Она была натянута на рамку и в виде клетки опущена под воду. Мембрана позволяла молекулам кислорода и азота, растворенным в воде, просачиваться внутрь достаточно быстро, обеспечивая зверьку жизнь и безопасность. Выдыхаемый углекислый газ удалялся довольно быстро, так что животному не грозила опасность задохнуться. Внутрь просачивались также и молекулы воды, но гораздо медленнее, чем газы. Соли, растворенные в воде, внутрь не проникали, так как их молекулы слишком велики, поэтому вода была пресной. Хомяк имел в своем распоряжении «воздух», а также питье и как ни в чем не бывало жевал пищу и крутил «беличье колесо».

Этот успешный эксперимент наводит на мысль о поистине фантастических возможностях проведения его в жизнь. Русский писатель-фантаст А. Беляев в своем романе «Человек-амфибия» вложил в уста доктора Сальватора слова о том, что искусственные жабры позволяют разрешить проблему перенаселения, и нарисовал картину «поселений под волнами моря». А пока искусственные жабры не созданы, человек с успехом использует великое изобретение Ж. И.Кусто — акваланг, который дарит удивительное чувство свободы под водой и возможность близко познакомиться с прекрасным подводным миром.

boomerangclub.ru

Основной орган дыхания рыб — это жабры, которые также имеют функции выделения и осморегуляции.

Жабры расположены в жаберной полости, прикрытой жаберной крышкой.
Строение жаберного аппарата разных групп рыб может различаться: у круглоротых рыб жабры мешковидные, у хрящевых — пластинчатые, у костистых — гребенчатые.

Интересно, что вода для дыхания поступает к жабрам костистых рыб через ротовое отверстие, а не снаружи.

В процессе эволюции, жаберный аппарат рыб постоянно совершенствовался,  а площадь дыхательной поверхности жабр — увеличивалась. Большинство рыб дышит растворенным в воде кислородом, однако некоторые — частично и кислородом из воздуха.


Жабры 1
Жаберный аппарат костистых рыб имеет  пять жаберных дуг (1 — на рис.), находящихся в жаберной полости и покрытых твердой жаберной крышкой. Четыре дуги на внешней выпуклой стороне имеют по два ряда жаберных лепестков (4 — на рис.), поддерживаемых опорными хрящами.  В другую сторону от жаберной дуги отходят жаберные тычинки (2 — на рис.), играющие фильтрующую роль: защищающие жаберный аппарат от попадания пищевых частиц (у хищников тычинки еще и дополнительно фиксируют добычу).
В свою очередь, жаберные лепестки покрыты тонкими лепесточками: в них и происходит газообмен. Число лепесточков может быть разным у разных видов рыб.

Жаберная артерия, подходящая к основанию лепестков, подносит к ним окисленную  (артериальную) кровь и обогащается кислородом (3 — сердце на рис.).

zybra4

Дыхание рыб происходит следующим образом:при вдохе открывается ротовое дыхание 6578отверстие, жаберные дуги отходят в стороны,  жаберные крышки наружным давлением плотно прижимаются к голове и закрывают жаберные щели.
Из-за разницы в  давлении вода всасывается в жаберную полость, омывая жаберные лепестки. При выдохе ротовое отверстие рыбы закрывается, жаберные дуги и жаберные крышки двигаются навстречу друг другу: давление в жаберной полости увеличивается, жаберные щели открываются, и вода выжимается через них наружу. При плавании,  рыба может создавать ток воды, двигаясь с открытым ртом.


В капиллярах жаберных лепесточков происходит газообмен и водно-солевой обмен:из воды  в кровь попадает кислород, а выделяются двуокись углерода (СО 2), аммиак, мочевина. Ввиду активного кровообращения жабры имеют ярко-розовый цвет.  Кровь в капиллярах жабр течет в направлении, противоположном току воды, что обеспечивает максимальное извлечение кислорода из воды (до 80 % растворенного в воде кислорода).

Помимо жабр рыба имеет и дополнительные органы дыхания, помогающие им переносить неблагоприятные кислородные условия:

кожа; у некоторых видов рыб, особенно живущих в мутной и бедной кислородом воде,  кожное дыхание бывает очень интенсивным: до 85% от всего поглощаемого из воды кислорода;

плавательный пузырь: особенно у двоякодышащих рыб; оказавшись вне воды, рыба может начать поглощать кислород из плавательного пузыря;

кишечник;


наджаберные органы;

специальные дополнительные органы: у лабиринтовых рыб есть лабиринт — расширенный карманообразный отдел жаберной полости, стенки которого пронизаны плотной сетью капилляров, в которых и происходит газообмен. Лабиринтовые рыбы дышат кислородом атмосферы, заглатывая его с поверхности воды, и могут обходиться без воды в течение нескольких дней. К дополнительным органам дыхания можно также отнести:  слепой вырост желудка, парный вырост в глотке и другие органы  рыб.
дыхание 54678

На рис.: 1 – выпячивание в ротовой полости, 2 – наджаберный орган, 3, 4, 5 – отделы плавательного пузыря, 6 – выпячивание в желудке, 7 – участок поглощения кислорода в кишечнике, 8 – жабры.

Самцам рыб требуется больше кислорода чем самкам.  Ритм дыхания рыб в первую очередь определяется содержанием  кислорода в воде, а также концентрацией диоксида углерода, температурой, pH и другими факторами. При этом чувствительность рыб к недостатку кислорода в воде и крови  намного больше, чем к избытку диоксида углерода (СО 2).

Жабры 2

www.aqualover.ru

См. также

  • Жаберные крышки
  • Газообмен
  • Дыхание

dic.academic.ru

Искусственные жабры Triton

За основу принципа действия маски разработчики взяли дыхательную систему рыб. Технология, имитирующая работу жабр, позволяет извлекать кислород непосредственно из воды.

Глубина погружения с прибором не должна превышать 4.5 метра, если заплыть глубже, устройство оповестит о недопустимости более глубокого ныряния. Кроме того, если проигнорировать сигналы прибора, дышать станет крайне затруднительно.

Микропористый фильтр, имитирующий жабры, извлекает кислород из воды, отправляя его микрокомпрессору, который сжимает молекулы для содержания в резервуарах. Впоследствии с камеры кислород, преобразованный в воздух, уже может поступать к лёгким дайвера. Вода в микропоры не просачивается, потому как размеры её молекул больше, чем трубочки фильтров.

Компрессор маски питается от маленькой литий-ионной батареи, заряда которой хватает до 45 минут. Перед тем как время пребывания в воде подойдёт к критичной отметке, устройство сигнализирует об этом человеку вибрациями и светодиодным индикатором.

Корпус прибора довольно компактный, что придаёт дайверу максимальную манёвренность. Конечно, по габаритам можно даже и не сравнивать маску с неповоротливыми баллонами акваланга, которые каждый дайвер мечтает сменить на что-нибудь более миниатюрное.

Маска Triton может использоваться как при пресной, так и солёной воде. После морской воды необходимо просто сполоснуть девайс от соли.

Заявленная разработчиками стоимость изделия на платформе 300 долларов.

Реальность применения


Разработчики обещают навсегда забыть о громоздких баллонах с выходом в свет инновационного решения. Оптимизму создателей можно только позавидовать, их смелые заявления по поводу первого во всём мире подобного концепта устройства не имеют под собой твёрдой почвы. Нечто подобное учёные пытались создать достаточно давно, хотя по габаритам все устройства, имитирующие рыбье дыхание, были просто огромны. Всё же лучше аквалангов по практичности применения и надёжности ещё ничего не придумали.

Во-первых, дышать одним лишь кислородом нельзя в принципе, а функцией подмешивания к нему азота девайс не оснащён. Отсюда следует и ограничение глубины погружения, что для большинства дайверов является явным недостатком.

Во-вторых, безопасность прибора достаточно сомнительна. К тому же, где гарантия, что функция оповещения о недопустимой глубине или исходе заряда батареи не выйдет из строя в процессе заплыва, или другие части механизма не дадут сбой? Ведь от внезапной поломки не застрахован ни один девайс.


Не факт, что профессионалы кинутся сейчас менять акваланг на подобные игрушки. Но, возможно, не за горами нечто более грандиозное, что позволит человеку действительно плавать, как рыба в воде. Океан всегда был непостижимой загадкой для человечества, а уж погружаться в воду на неограниченный срок и вовсе фантастическая мечта, но двигаться в этом направлении, совершенствуя предыдущие разработки, учёные не перестают.

aktsport.ru

Органы дыхания рыб

как дышит рыбаОсновным органом дыхания рыб являются жабры. Они располагаются возле головы в жаберной полости. Это парный орган. К тому же они очень нежны, поэтому для защиты их прикрывает сверху жаберная крышка. Но все ли жабры имеют одинаковое строение? Конечно же, нет. У разных групп рыб оно разное. Например, у круглоротых жабры мешковидные, а у хрящевых, например акул, они пластинчатые. А вот у самой большой группы – костистых рыб — жабры гребенчатые. Они имеют самое сложное строение. Также очень интересный факт: в отличие от всех других костистые рыбы «дышат» через рот. А вот у круглоротых миксин и хрящевых скатов вода с кислородом поступает снаружи. В процессе эволюции органы дыхания рыб постоянно усложнялись и усовершенствовались. Большинство рыб дышит кислородом, растворенным в воде, но есть и исключения, те, что могут использовать и воздух.

Двоякодышащие рыбы


двоякодышащие рыбы дышатДвоякодышащие рыбы дышат так же, как и все остальные виды. Но есть у них одна интересная особенность. Эта весьма древняя группа рыб имеет не только жаберное, но еще и легочное дыхание. Когда-то эти виды были широко распространены на Земле. Сейчас существует только один отряд – рогозубообразные. Они встречаются в Австралии, Африке и Южной Америке. В качестве органов для осуществления легочного дыхания у этих рыб есть один или два (в зависимости от вида) пузыря. Они расположены на пищеводе с брюшной стороны. Это и позволяет двоякодышащим долгое время находиться в обедненных кислородом водоемах, там, где другие рыбы выжить просто не могут.

Органы дыхания круглоротых

органы дыхания рыбНа заре появления рыб, пожалуй, первыми, у кого развились, пусть и не самые сложные, но все же жабры, являются круглоротые. Это даже не совсем рыбы. Миноговые (круглоротые) появились значительно раньше и являются отдельным отрядом бесчелюстные. Их органы дыхания представлены жаберными мешками. Они имеют энтодермальное происхождение и возникли в результате отделения от глотки. Как дышит рыба минога с их помощью? У нее есть семь парных жаберных мешков, в каждом из них по два отверстия. Первое называется наружным, а второе – внутренним, оно ведет в дыхательную трубку. К тому же это отверстие может постоянно открываться и закрываться. Сама дыхательная трубка сформировалась в результате деления глотки. Верхняя ее часть стала пищеварительной, а нижняя – дыхательной. У большинства миноговых наружные жаберные отверстия объединены в один канал. Он открывается чуть дальше последнего жаберного мешка. У миног и миксин носовое отверстие соединено с глоткой. Поэтому, даже когда рыба зарывается в песок, она может дышать. Когда круглоротые питаются, то вода проникает в жаберные мешки не через ротовую или носовую полость, а через наружные жаберные отверстия.

Строение жаберного аппарата костистых рыб

как дышат рыбы под водойКостистые рыбы дышат жабрами. Они имеют сложное строение. Итак, жаберный аппарат состоит из пяти жаберных дуг. Они находятся в специальной полости за головой. Для того чтобы защитить дуги от механических повреждений, их сверху покрывает твердая и прочная жаберная крышка. Она растет по мере увеличения рыбы в размерах. Жаберные дуги на внешней стороне имеют два ряда лепестков, которые поддерживаются опорными хрящами. В них происходит процесс газообмена. К жаберным лепесткам подходит артерия и приносит артериальную кровь. Здесь она обогащается кислородом и разносит его ко всем органам и тканям. С внутренней стороны находятся жаберные тычинки. Они выполняют роль фильтра и защищают от попадания пищевых частичек.

Как дышит рыба в воде?

рыбы дышат жабрамиДыхание рыб происходит следующим образом. При вдохе она открывает широко ротовое отверстие. При этом жаберные дуги максимально раздвигаются, а жаберная крышка, напротив, плотно прижимается к голове. Таким образом, вода попадает в ротовое отверстие и проходит дальше, но не выходит наружу. Далее, в жаберной полости происходит поглощение кислорода через лепестки. Окисленная кровь, подходя к ним, насыщается. Обогатившись кислородом, она несет его ко всем тканям рыбы. При выдохе ротовое отверстие рыбы закрывается, а жаберные крышки приподнимаются. Таким образом, вода выдавливается наружу. В капиллярах лепесточков на жаберных дугах происходит не только газовый, но и водно-солевой обмен. В воду из кровеносных сосудов выделяется не только углекислый газ, но и аммиак и прочие вещества, которые вырабатываются в ходе метаболизма. Это подробное описание того, как дышат рыбы под водой.

Дополнительные органы дыхания

Но как и у большинства видов, обитающих на Земле, у рыб есть дополнительные органы дыхания. Конечно, главными остаются жабры. Но помимо них, в процессе газообмена участвуют кожа, кишечник и даже специальные органы, такие как легочные мешочки или «лабиринт». Но обо всем этом стоит рассказать по порядку. У многих видов рыб, в особенности у тех, что в качестве места обитания выбирают мутные, обедненные кислородом воды, очень интенсивно осуществляется кожное дыхание. Как дышит рыба кожей? Она просто поглощает кислород через ее поверхность. Иногда такое дыхание даже выходит на первое место. Еще одно приспособление — плавательный пузырь. В нем скапливается воздух, и рыба поглощает кислород из него. Так она может даже некоторое время прожить вне воды. Такую же роль, как и плавательный пузырь, может выполнять и кишечник. У лабиринтовых рыб в жаберной полости есть специальный карманообразный отдел. Его стенки густо пронизаны капиллярами. В них происходят процессы газообмена. Примечательно, что лабиринтовые рыбы дышат атмосферным кислородом. Они могут обойтись без воды в течение нескольких дней. Конечно, это далеко не все примеры того, как удивительно приспосабливаются к окружающей среде разные виды рыб. У них есть еще много секретов, как выжить даже в очень тяжелых условиях.

fb.ru

Как рыбы дышат под водой?

Как работают жабры

Как и всем живым созданиям, рыбам необходим кислород. Большинство рыб получает его при помощи специальных решетообразных органов, которые называются жабрами.

Жабры находятся прямо за ротовой полостью по обеим сторонам головы и, как правило, защищены полупрозрачной пластинкой — жаберной крышкой, или оперкулумом. Под оперкулумом располагается четыре ряда частично перекрывающих друг друга кроваво-красных жабер. Жабры состоят из костных дуг, которые поддерживают многочисленные жаберные лепестки — пары тонких мягких отростков, напоминающих плотно посаженные зубья расчески. Каждый лепесток содержит крошечные мембраны, или ламеллы, сотканные из миллиардов кровеносных капилляров. Стенки мембран настолько тонки, что текущая по ним кровь экстрагирует кислород непосредственно из водного потока, омывающего жабры. Затем ламеллы выводят из крови в воду углекислый газ. Вода, как и воздух, на 1/30 состоит из кислорода, и этот газовый обмен — кислорода и углекислого газа является ключевым компонентом подводной жизни.

Как работают жабры

Жесткие жаберные тычинки, расположенные на жаберной дуге, фильтруют поступающую воду. Кровеносные сосуды в жаберных лепестках снабжают кровью и осушают капилляры в ламелле.

Вода, проходящая по жаберным лепесткам, обогащает артериальную кровь кислородом. После этого кровь по венозным сосудам поступает в мембрану, где она освобождается от углекислого газа.

Поступление воды в жабры

Нормальная жизнедеятельность рыб обеспечивается непрерывным поступлением в жабры насыщенной кислородом воды. У большей части костных рыб рот и жабры работают во взаимодействии по принципу насоса: сначала жабры плотно закрываются, рот распахивается, а его стенки расширяются, затягивая внутрь воду. Затем ротовая полость сжимается, рот захлопывается, а жабры раскрываются, выталкивая воду изо рта. Такой способ дыхания, позволяющий воде проникнуть в жабры, даже если рыба находится в состоянии покоя, характерен для малоподвижных рыб, таких, как карп, камбала и палтус.

Как работают жабры

Дыхание начинается, когда рот рыбы раскрывается, а ротовая полость расширяется, всасывая воду.

Затем рот рыбы закрывается, и открываются оперкулумы, выталкивая воду из жаберной полости через жабры.

information-technology.ru

Потребность в кислороде

В водной среде рыбы являются преобладающей группой животных. В реках и океанах они проходят все стадии их биологического развития – от икринки до взрослой особи. При этом лишь немногие виды могут время от времени выныривать и вдыхать атмосферный воздух, большинство же приспособилось жить без него.

Но чем дышат рыбы, будучи постоянно в воде? Как и другим позвоночным, для нормальной жизнедеятельности им необходим кислород. Его они «добывают» не из воздуха, а прямо из воды, буквально фильтруя ее. Чтобы получить достаточное количество газа, им приходится «перерабатывать» огромное количество жидкости.

Содержание кислорода в водоеме крайне важно для их нормального функционирования, а недостаток вызывает у животных кислородное голодание и смерть. Однако нормы концентрации газа у каждого вида свои. Например, линь и сазан живут в стоячих водоемах и способны выживать даже при слабом присутствии кислорода (от 4 см3/л до 0,5 см3/л). Форель, лосось, судак, наоборот, очень требовательны. Они нуждаются в концентрации газа больше 7 см3/л.

Восприятие рыб изменяется с их возрастом, с переходом от сезона к сезону, а также в зависимости от их активности. Так, чем моложе и подвижнее особь, тем больше она нуждается в кислороде. Потребности сильно возрастают перед нерестом, когда рыбе необходимо много сил и энергии. В жару и при зимнем замерзании водоема возникает недостаток кислорода, отчего животные испытывают трудности с дыханием.

Чем дышат рыбы? Приспособления для газообмена

Точно так же, как и у нас, газообмен у рыб осуществляется при помощи кровеносной системы. Для этого у большинства из них существует всего один круг кровообращения и двухкамерное сердце, у двоякодышащих видов таких кругов два. К сердцу кислород поступает по сосудам, а к ним попадает через жабры, которые и отфильтровывают газ из воды.

Дыхательная система рыб, по сути, эффективнее человеческой. Она способна фильтровать из воды в два-три раза больше кислорода, чем легкие отделяют из атмосферы. В основном рыбы дышат жабрами, но иногда их работы недостаточно или условия не позволяют их нормально использовать. В таком случае к ним подключаются другие специальные органы.

Дополнительных или альтернативных способов дыхания у рыб довольно много. Абсолютно все виды помогают себе, частично осуществляя газообмен через кожные покровы. Некоторые также используют плавательный пузырь, другие — кишечник или слепой отросток в желудке. Некоторые виды приспособились к дыханию воздухом атмосферы, для этого они используют лабиринтовые или наджаберные органы.

Внутреннее строение рыб: как устроены жабры

Дыхание рыб начинается с заглатывания воды ртом. В глотке у них расположен жаберный аппарат, в котором и происходит дальнейший процесс. Аппарат состоит из жаберных дуг, расположенных по бокам животного. Их поддерживают жаберные лепестки и тычинки. Снаружи у костистых рыб дуги покрыты крышками.

Жабры у рыб соединены с многочисленными кровеносными сосудами. Попадая в глотку, вода проходит через жаберные дуги, омывает лепестки и отдает кислород прикрепленным к ним артериям. Обогащенная кровь направляется к сердцу и тканям, а оттуда возвращается в глотку, где отдает воде углекислый газ и выводит ее через жаберные щели наружу.

Двоякодышащие рыбы

Как было сказано выше, главным инструментом для газообмена являются жабры. Однако чем дышат рыбы, которых называют «двоякодышащими»? Эти животные сейчас представлены всего одним отрядом, который включает шесть видов. Обитают они возле Австралии, Африки и Южной Америки.

Из всех рыб именно они являются ближайшими родственниками четвероногих. Еще одна их особенность заключается в том, что кроме жабр, у них имеются упрощенные легкие. Такое приспособление позволяет им обитать в водоемах с очень маленьким количеством кислорода, а в случае необходимости получать его из атмосферного воздуха, выныривая на поверхность.

Лабиринтовые или ползуновидные рыбы

Лабиринтовые рыбы представляют отряд лучеперых. К ним относится много аквариумных видов, например ляпиус, гурами, сиамские петушки, макроподы, лябтозы и другие. В природе они обитают в пресных водах Африки и Азии.

Все они тоже умеют дышать воздухом. У них нет легких, но есть специальный орган в виде кармашка, состоящий из множества пластин. К его стенкам подходят капилляры, с которыми и происходит обмен газами. Лабиринтовый орган расположен над жабрами рыбы. Благодаря ему животные могут несколько дней существовать без воды. При этом «второе дыхание» не является удобным дополнением к жабрам. Не использовать лабиринтовый орган они не могут, поэтому вынуждены периодически выныривать из воды, иначе рискуют задохнуться.

www.syl.ru

На днях интернет был взбудоражен сообщением о разработке корейского дизайнера Ебьюна Йона (Jeabyun Yeon). Якобы он создал удивительную маску для ныряльщиков под названием Triton, с помощью которой можно находиться на дне морском без акваланга. Потому что необходимый для дыхания кислород извлекают прямо из воды специальные фильтры маски.

Как поясняет сам Йон на своем сайте, фильтры, расположенные по бокам, выполнены в виде полых трубочек с отверстиями, диаметр которых меньше молекул воды. Компрессор прокачивает воду сквозь трубочки, она разлагается на водород и кислород. Кислород поступает в загубник, из него — ныряльщику, водород — в отходы. Вот такая гениальная простота.

Как рыба в воде

Понятно, что изобретение корейца подразумевает переворот в подводном плавании. Избавиться от громоздких аквалангов мечтают все ныряльщики. У многих, простите за каламбур, аж дух захватило от грядущей перспективы уже завтра уподобиться рыбам в воде.

Увы, этот самый Triton всего лишь концепт. То есть, недействующая модель, эдакое дизайнерское решение, пока не подкрепленное реальными элементами. Даже если предположить, что действительно можно разложить воду на кислород и водород посредством крошечных дырочек в трубочках, потребуется мощнейший компрессор, способный преодолеть гигантское гидравлическое сопротивление, прокачивая воду сквозь них. Такого насоса нет. Дизайнер ждет, пока появится — достаточно компактный при этом.

Нет и источника питания для привода компрессора. Йон грезит неким крошечным аккумулятором следующего поколения — в 30 раз меньше нынешних, который будет заряжаться в тысячу раз быстрее.

Специалисты подмечают и другую проблему: в любом случае одним кислородом дышать нельзя. Для длительных погружений на пристойные глубины надо смешать его, к примеру, с азотом. А откуда Triton добудет азот? Такое вообще не предусмотрено. Значит, все-таки придется брать с собой баллоны?

Словом, конкретно от корейской «маски» никакого толка нет. Но это не значит, что революция в дайвинге совсем уж не предвидится. Ученые давно уже взялись за жабры. Правда, они не столь красивы и компактны, как у дизайнера Йона. Но зато реально работают.

Хомячки-дайверы

В экспериментальных устройствах задействованы так называемые мембраны — тонкие силиконовые пленок, способные буквально отцеживать из жидкостей растворенные в них газы.

— Простейшие искусственные жабры — это коробочка, обтянутая мембраной, — говорит пионер подводного движения Уолтер Робб из фирмы «Дженерал электрик». — Поместите ее в воду, и внутрь будет просачиваться кислород, которым можно дышать. А углекислый газ станет выходить наружу.

В 1961 году, спустя считанные месяцы после появления первых мембран, Уолтер уже соорудил «жабры» для хомячков. Они и стали первыми «ихтиандрами». Хотя и не ныряли. Просто жили в коробочке. Но под водой.

Ученые подсчитали: чтобы обеспечить воздухом человека, нужна коробочка, площадь мембранной поверхности которой составляла бы не менее 80 квадратных метров. Многовато. Эдвард Кушлер, последователь Уолтера из университета Миннесоты, попробовал компактно упаковать пленку в кассеты. Максимум, что ему тогда удалось, так это сделать дыхательное устройство для собаки. В роли Муму-Ихтиандра выступил Муггинс — терьер жены Эдварда. С камнем на шее и в квадратном шлеме, соединенном с искусственными жабрами, кобелек провел 3 часа под водой реки Миссисипи. Остался жив.

В 80-е годы японцы из фирмы «Фуджи» сделали уже «человеческие» искусственные жабры. Размером с гроб. Ныряльщик толкал его перед собой. Но извлечь из воды больше 16 процентов кислорода не получалось. А нужно 21 процент.

Рука американской военщины

По газетам и журналам кочуют слухи, будто бы в начале 80-х годов супруги Джозеф и Цилия Бонавентура из Университета Дьюка в Северной Калифорнии создали некое принципиально новое устройство — искусственные жабры, которые извлекали кислород из воды так, как это делают рыбы. А именно — благодаря своему особому гемоглобину. Само устройство размером с книгу крепилось на спине ныряльщика. Якобы его купил Пентагон. И теперь тиражирует в секретных лабораториях для подводных диверсантов. Оказалось, что доля правды тут есть.

— Нам действительно удалось частично сымитировать рыбьи жабры, — рассказала Цилия Бонавентура, которую отыскал корреспондент журнала «Нью сайнтист». — С помощью синтетического аналога гемоглобина. Далее предполагалось сделать следующее: в одной петле устройства извлекать кислород из воды. А в другой — отбирать его уже из «гемоглобина», воздействуя электрическим током. В модельных экспериментах это получалось. Но самого устройства мы не изготовили. У нас купили его чертежи и право на дальнейшие разработки. Но отнюдь не Пентагон, а фирма, которая занималась созданием искусственной крови и аппаратов для ее циркуляции. Жабры ее совсем не интересовали.

Нам теперь морской по нраву дьявол

Похоже, что дальше всех продвинулся израильский изобретатель Алон Боднер со своим устройством, под названием «Как рыба» (LikeAfish ).

— В воде, даже на глубине нескольких сотен метров, растворено примерно 2 процента воздуха, — рассказывал Боднер в интервью израильскому радио. — Именно его я и намерен извлекать. Подчеркну, извлекать не кислород, а воздух, пригодный для дыхания. То есть сразу вместе с азотом.

Изобретатель решил использовать не мембрану, а центрифугу, которая создает разрежение в специальной камере. А при низком давлении воздух сам начинает выходить из воды, словно пузырьки из открытой бутылки газировки или шампанского.

Эксперименты показывают: чтобы человек нормально дышал и стал бы настоящим морским дьяволом, достаточно пропускать через устройство по 200 литров воды в минуту. А то и меньше. И это, по словам Боднера, реально.

Израильским изобретением заинтересовались военные. Для начала они хотели бы установить «жабры» на подводную лодку.

КСТАТИ

Я водяной, я водяной…

Первым «решил» проблему подводного дыхания советский писатель-фантаст Александр Беляев. Ихтиандру, герою его знаменитого романа «Человек-амфибия», папа-трансплантолог пересадил жабры акулы. Заменил ими легкие. И всех дел. В результате сынок стал «морским дьяволом» и сильно преуспел в ловле жемчуга.

Мечта образца середины 20-х годов прошлого века так и осталась несбыточной. Хотя попытки по наделению людей некоторыми рыбными способностями все же были предприняты.

Например, появилась идея оснастить организм человека неким приспособлением, которое насыщало бы непосредственно кровь извлеченным из воды кислородом. В это по крайней мере верил легендарный исследователь подводного мира Жак-Ив Кусто. Еще в 1962 году он предрекал появление в будущем «Человека Водяного» — Homo Aquaticus, которому хирургическим путем будут вшиты искусственные жабры. «С их помощью мы обойдем легкие и сможем жить и дышать на любой глубине сколь угодно долго без какого-либо вреда», — говорил он.

Тогда, в начале 60-х, такое было чистой фантастикой. Вроде пересаженных акульих жабр. Сегодня — теоретически не исключено. Уже созданы синтетические жидкости, которые удерживают и переносят в 20 раз больше кислорода, чем настоящий гемоглобин. И ученые не отрицают: можно в принципе вшить человеку устройство, извлекающее кислород из воды и насыщающее им кровь, минуя легкие. Но об экспериментах — чтобы с жабрами и прямо на людях — ничего пока не известно.

А В ЭТО ВРЕМЯ

Герасим мог бы откачать Муму

Распространенное зверство: топить новорожденных щенков и котят. «Палачи» думают, что такая казнь весьма гуманна. Мол, зверьки быстро захлебываются и дохнут, не мучаясь. На самом деле это не так. Новорожденные крысята, к примеру, оживают через 40 минут после утопления. А собаки, особенно щенки, иной раз не умирают и по часу, как показывают эксперименты. Иными словами, если бы Герасим успел вернуться за утопленной им Муму, то мог бы ее и откачать. Ведь млекопитающие, как выяснилось, способны какое-то время «дышать» растворенным в воде кислородом. И человек бы мог. Если бы имел возможность прокачивать сквозь свои легкие большое количество воды. Но она — вода — вязкая, не проникает так же легко, как воздух.

— Нужны трубки, вставленные в трахею, и насос для прокачки, — говорит Рональд Хиршл, хирург университета Мичигана (США), — то есть принудительная циркуляция. И человек будет дышать жидкостью.

Доктор не фантазирует. Он уже использует подобную методику для лечения легочных заболеваний. И не исключает, что когда-нибудь ее удастся приспособить для ихтиандров. Но прежде надо будет решить другую проблему — продезинфицировать воду. Иначе неминуемо воспаление легких.

www.crimea.kp.ru


Categories: Дайвинг

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.