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.