Физиологические барьеры глубины и пути их преодоления. 
Основы гипербарической физиологии

На пути освоения подводных богатств Океана, проникновения человека под воду, исторически, по мере задач, которые ставила жизнь, на пути в глубину человечество сталкивалось с физиологическими барьерами глубины:

Первый — гипоксия, нехватка кислорода при нырянии в глубину, когда человек, задержав дыхание, ныряет и плавает под водой столько времени, насколько хватает запасов кислорода. Это время в среднем равно 1 минуте, у тренированных ныряльщиков — до 3 минут, описаны люди, время задержки дыхания которых доходило до 6−8 минут в покое.

Но даже если бы человек мог задерживать дыхание на 20 минут и более, он не мог бы нырять очень глубоко, поскольку его поджидает следующий барьер.

Второй барьер глубины — отек легких. При погружении на каждые 10 метров воздух в легких сжимается в 2 раза, так что на глубине 30 метров объем легких в грудной клетке будет равняться остаточному объему 1,4−1,6 литра. Сегодня некоторые люди ныряют за 100 метров, а рекорд ныряния без специального снаряжения на одном вдохе перешагнул отметку 150. Что же происходит с грудной клеткой и легкими на такой глубине? Кровь рефлекторно начинает депонироваться (скапливаться) в многочисленных сосудах легочной ткани и ее количество в легких может превышать половину всего объема крови, от 2,0 до 3,0 литров, эта кровь занимает место сжатого в легких воздуха и не дает травмироваться грудной клетке. Но, легко скапливаясь, эта кровь медленней и с большими трудностями покидает кровеносное русло легочной ткани, в этом важную роль играют и врожденные механизмы регуляции кровообращения. Даже у хорошо тренированных и обученных людей этот механизм может не сработать, что приводит к отеку легких, а в дальнейшем аноксии и смерти. Так завершилась карьера многих спортсменов-ныряльщиков. Не зря в СССР при занятиях подводным спортом ставить рекорды по длительности пребывания под водой и глубине ныряния на одном вдохе запрещалось.

Создание в XIX веке водолазного снаряжения для погружений на сжатом воздухе позволило водолазам находиться под водой уже не минуты, а часы, но при этом возникла следующая серьезная проблема.

Третий барьер глубины — декомпрессионная болезнь (кессонная, «заломай» и т. д.) — плата человека за возможность работать под водой или под давлением в кессонах многие часы. Пересыщение тканей азотом воздуха, быстрое снижение давления, образование пузырьков, закупорка сосудов, местная гипоксия, боль, омертвление клеток в области закупорки, возможная инвалидность и смерть — вот что ждало человека, быстро поднявшегося на поверхность после длительного пребывания на глубине. Этот барьер удалось победить разработкой безопасных режимов декомпрессии.

Четвертый барьер глубины — токсическое действие кислорода на глубинах более 20 метров, когда при погружении на чистом кислороде могут возникнуть судороги, потеря сознания и смерть. Такую цену приходилось платить подводным пловцам и диверсантам. Они использовали аппараты, работающие на чистом кислороде по замкнутой схеме дыхания, не выпуская пузыри на поверхность, чтобы не быть обнаруженными. Эта проблема была решена созданием аппаратов с замкнутой схемой дыхания, работающих на искусственных газовых смесях. Однако доступность в неограниченных количествах сжатого воздуха делала его наиболее рентабельным для водолазных спусков. Это привело к столкновению со следующим препятствием.

Пятый физиологический барьер глубины — азотный наркоз, наркотическое действие повышенного парциального давления азота, содержащегося в воздухе в количестве 78%, на глубинах более 60 метров вызывающего следующие симптомы: эйфорию, беспричинную радость, неадекватное восприятие обстановки, неконтролируемое поведение, что могло привести к несчастным случаям и травматизму.

Спуск на глубины более 60 м становился опасным для здоровья водолазов. А жизнь, тем не менее, требовала освоения человеком все больших и больших глубин: все шире развивались океанология и флот, боевые субмарины скрывались под толщей воды в 200, 300, 500, 1000 метров, эти же глубины понадобились для разведки и добычи гигантских запасов нефти, газа, полезных ископаемых на дне океана, а подводные колхозы и города перестали быть фантастическими сюжетами. К тому же выяснилось, что на поверхности Венеры давление атмосферы приближается к 60 кгс/см²

Мейер-Овертон, липоидная теория наркоза. Жиро-водный коэффициент. Наркот. активность: ксенон-16(анестетик при атмосферном давлении), криптон-4,2, аргон-1,4, азот-1, неон-0,8, гелий-0,012, водород-0,15. Лазарев, 1041. гелиокс — наркоз на 400−500 м. Ошибка.

Экспериментаторы многих стран пытались преодолеть этот стратегически важный барьер. Так, в США в 60-х годах затратили на подводные исследования средств больше, чем на освоение космоса. Было предложено для увеличения глубины погружений водолазов и ликвидации возможности возникновения «азотного наркоза» частично или полностью заменить в воздухе азот гелием. Дело пошло: глубины водолазных спусков резко увеличились до 200, 300 метров. Однако следующий физиологический барьер не заставил себя ждать.

Шестой барьер глубины — нервный синдром высоких давлений нсвд, первые симптомы которого появлялись на глубине 200−300 метров при дыхании водолазов смесью, содержащей гелий. У водолазов отмечались тремор рук, нарушение координации движений, головокружение, миоклонии, артральгии, тошнота, рвота и т. д. Дальнейшее повышение давления (в экспериментах на животных) сопровождалось развитием клонических и тонических судорог, между приступами появлением патологических ритмов дыхания, паралича жизненно важных центров, остановкой дыхания, сердцебиения и гибелью.

Неужели это предел безопасной глубины погружения для человека? Каковы последствия НСВД? Чем он вызывается: действием холода, эффектами дыхания гелием, большой глубиной? А кроме того, каковы механизмы возникновения «азотного наркоза» и НСВД, как предотвратить развитие этих проявлений? Все это предстояло выяснить ученым. Направления исследований, результаты этой титанической работы, перспективы водолазной науки в целом — отдельная большая тема.

На сегодняшний день максимальная глубина погружения человека под воду с выполнением глубоководных работ — 520 м, (1988 год, Франция); максимальное давление в барокамере, которое испытал человек, — 701 м (1993 год, фирма «Комекс», Франция), человекообразная обезьяна — 1000 м, млекопитающее (крыса) — 1908 м (2004 г., ГБК ИМБП, Москва).