Пользовательский поиск

Книга Властелин Окси-мира. Содержание - АКАДЕМИК ИЗ ЛАГАДО

Кол-во голосов: 0

– Начинайте с самого начала, – дружески улыбаясь, советует Смолин.

Ах да – дыхание. Издавна замечено, что есть нечто общее между дыханием и горением: в обоих случаях нужен воздух. Так, может быть, дыхание – то же горение, только медленное? Примерно так ответил на этот вопрос Лавуазье – первый, кто сумел понять сущность дыхания. Но ведь сейчас мы знаем гораздо больше. Многие учёные после Лавуазье – физики, химики, физиологи – занимались проблемой дыхания.

Я машинально открыл лежащую на столе книгу. Повесть. Пробежал несколько строк и рассмеялся. Готовое начало.

В ОБЫЧНЫХ ЗЕМНЫХ УСЛОВИЯХ…

«… Иван Иванович встал, медленно прошёлся по комнате. Взглянул в окно. Достал портсигар, щёлкнул крышкой, закурил. Прилёг. Лежал, вспоминая утренний разговор, думал…»

В действиях неизвестного мне Ивана Ивановича как будто нет ничего необычного. Но у меня особый взгляд. «Встал, прошёлся, взглянул, достал, щёлкнул, закурил, прилёг» – каждое из действий требует усилий, работы. И лёжа Иван Иванович совершал работу – думал. Его организм продолжал бы работать, даже если бы он уснул: билось бы сердце, прогоняя кровь, сжимались бы мышцы, трудился бы мозг, осваивая впечатления дня. Правильно сказано: «Покой нам только снится»…

Любая машина, работая, тратит энергию. Виды энергии различны: тепловая, электрическая, химическая. Но принцип: работа – энергия, остаётся неизменным.

Расход, энергии должен восполняться. В двигателе внутреннего сгорания сжигаются всё новые порции горючего. На гидроэлектростанции падающая вода вращает турбины, механическая энергия переходит в электрическую. В атомном котле тепло рождается в процессе непрерывного распада радиоактивных элементов.

Если внутри человека не смонтирован вечный двигатель, то энергия, которую он тратит, также должна восстанавливаться. Роль топлива в человеческом двигателе выполняют пищевые продукты: мясо, масло, сахар. Или, в переводе на язык химии, – белки, жиры, углеводы. При их окислении выделяется энергия. Она-то и даёт возможность Ивану Ивановичу медленно пройтись по комнате, взглянуть в окно, щёлкнуть портсигаром…

Правда, наш двигатель работает несколько иначе (и проще, и сложнее), чем обычные тепловые. Возьмём для сравнения паровую машину. Сгорание угля – химическая реакция соединения углерода и водорода с кислородом. При реакции выделяется теплота – химическая энергия переходит в тепловую. Теплота нагревает воду, превращает её в пар. Пар приводит в движение поршень – тепловая энергия преобразуется в механическую. Итак, прежде чем начать работать, «двигать», химическая энергия проходит через лишнюю ступень – тепловую.

В человеческой машине этой ступени нет. Химическая энергия клеток переходит непосредственно в механическую – вызывает сокращение мышц, возбуждение нервных окончаний, торможение. Процессы, из которых в конечном счёте складывается вся деятельность человека: от удара ногой по мячу до создания научной теории.

Реакции, идущие в организме, многообразны. С энергетической точки зрения особенно важны окислительные реакции – соединение углерода, водорода и других элементов пищи с кислородом. Именно эти реакции дают организму основную часть энергии.

Если спросить шофёра, что нужно для нормальной работы двигателя, он сразу ответит: «горючее». Подумав, он назовёт ещё смазочное масло, воду. О кислороде он, вероятно, и не вспомнит, хотя кислорода двигатель «съедает» больше, чем бензина и масла. Но воздух ничего не стоит, его расход не учитывается.

А мы учтём. В обычных условиях человек за сутки вдыхает не меньше 12 кубических метров воздуха. И «съедает» примерно 2 кубометра (около 3 килограммов) кислорода. Количество достаточно солидное.

Куда девается этот кислород? В окислении участвуют двое: то, что окисляется, – топливо, и то, что окисляет, – окислитель. Оба они одинаково важны.

Человеческий организм имеет большие запасы «топлива» (хотя бы жира). Но резервов окислителя в нём нет. Поэтому без еды человек может жить около трёх месяцев, а без кислорода лишь несколько минут.

Конструктор, которому поручили бы спроектировать двигатель человека, оказался бы в трудном положении. С одной стороны, необходимо обеспечить герметичность внутренних органов и тканей – преградить доступ к ним посторонних веществ из внешней среды. С другой, нужно обеспечить подачу в двигатель топлива и окислителя, отвод продуктов сгорания – углекислого газа и паров воды.

Не знаю, как решил бы эту задачу конструктор. Природа справилась с ней блестяще.

Особенно тонко и остроумно сконструирован механизм снабжения организма кислородом и отвода продуктов сгорания. Механизм состоит из двух основных узлов: внешнего и внутреннего. Внешний устроен довольно просто и напоминает обычный газопровод (рот, нос, дыхательное горло, трахеи, бронхи). Он соединяет лёгкие с внешней средой, атмосферой, откуда засасывается воздух и куда удаляются продукты сгорания.

Внутренний узел имеет гораздо более сложную и хитрую конструкцию. В лёгких размещены тончайшие пузырьки – альвеолы. Их тут великое множество – около 700 миллионов; общая их площадь колоссальна – почти 90 квадратных метров (для сравнения: площадь поверхности человеческого тела – 2 квадратных метра). Такие размеры выбраны не случайно. Альвеолы – «обменный пункт», в них происходит обмен газами между лёгкими и кровью. Обмен этот должен происходить почти мгновенно, на ходу, – для этого и нужна большая площадь.

Столь же высоким требованиям должен удовлетворять другой участник обмена – кровь. Главная часть крови – эритроциты, красные кровяные тельца. Их количество в крови огромно – около 25 триллионов.

Цепочкой из эритроцитов человека можно трижды обмотать по экватору земной шар. Эритроциты буквально набиты зёрнами гемоглобина – белка, имеющего чрезвычайно сложное молекулярное строение. По самым

скромным предположениям, формула гемоглобина имеет вид – C712H1130N214O245S2Fe.

Кровь – жидкость, и естественно, что кислород в ней растворяется. Однако в сравнительно скромных количествах. В крови (а её у человека около 5 литров) растворяется лишь 0, 0165 литра кислорода. За минуту кровь совершает примерно три оборота и, следовательно, может передать тканям только 0, 05 литра кислорода. А человек даже во сне потребляет в минуту 0, 3 литра, при тяжёлой же работе нужда в кислороде достигает 4 – 6 литров.

Где же выход? В свойствах гемоглобина. Гемоглобин обладает способностью вступать с кислородом в химическую реакцию. Образуется оксигемоглобин. В таком, связанном, виде кровь переносит основную часть кислорода. Легко соединяясь с кислородом, гемоглобин так же легко отдаёт его клеткам.

Взамен кислорода гемоглобин получает «отработанный» в клетках углекислый газ и выносит его к альвеолам. Здесь происходит новый обмен. Гемоглобин расстаётся с углекислым газом и приобретает кислород. Чтобы снова отдать его клеткам.

Ясно, что главная «деталь» внутреннего узла – обменный пункт, альвеолы. Внутри альвеол – воздух, богатый кислородом. Снаружи – кровь, в которой много углекислоты. Между ними тонкая стенка, перегородка. Через неё должен быть произведён обмен. Сложная задача. Стенка мешает. Убрать её? Но тогда кровь хлынет в лёгкие. Нет, стенка нужна. Но стенка особой конструкции. Непроницаемая для жидкостей и твёрдых частиц, она должна свободно пропускать газы.

Именно так и решил задачу великий конструктор – природа. Теперь уже подобные стенки (их называют обычно полупроницаемыми перегородками) начинают применяться и в технике. Но создателем их является природа – не будем забывать автора…

Итак, на обменный пункт прибыла тёмно-вишнёвая венозная кровь, несущая продукты окисления – углекислоту, пары воды. Она омывает тонкие стенки альвеол. Там, в альвеолах, воздух, богатый кислородом. Молекулы газов, летящие во всех направлениях, «прошивают» перегородку. Происходит постепенное (а в конечном счёте очень быстрое, ибо площадь альвеол огромна) выравнивание состава. Часть альвеолярного кислорода поступает в кровь; продукты сгорания проникают в альвеолы и при выдохе уходят в атмосферу.

22
© 2012-2016 Электронная библиотека booklot.ru