Животворящий воздух
Люди не могут существовать без кислорода и несколько минут, но, несмотря на это, они открыли его для себя лишь в 1774 г. Сообщая об обнаруженном им газе, англичанин Джозеф Пристли писал: «До сего же времени им насладились только две мыши да я», а вскоре после этого француз Лавуазье определил, что не только две мыши и Пристли имели счастье «полакомиться» кислородом, но и все живое на Земле обязано ему своим возникновением и существованием. За способность «нового» газа поддерживать жизнь его назвали «жизненным воздухом».
Кислород — тяжелый газ и держится, поэтому в нижних слоях атмосферы. Недостаток его очень опасен. Людям, не привыкшим к разреженному воздуху, грозит опасность психического расстройства, возможны серьезные нарушения работы сердца, человек быстро утомляется.
Обмен газами между окружающей средой и тканями живого организма, являющийся неотъемлемой составной частью общего обмена веществ, происходит исключительно путем диффузии, т.е. дыхательный воздух движется из мест с более высоким давлением в места с пониженным давлением. Так,
давление кислорода в крови, притекающей к легким, значительно меньше, чем в альвеолярном воздухе. Благодаря этой разнице кислород из легких поступает в кровь. Для живых существ, особенно человека, имеет значение не столько относительное, сколько абсолютное содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, определяемое только его парциальным давлением. С подъемом в гору давление кислорода вследствие нарастающей разреженности атмосферы начинает уменьшаться и в какой-то момент сравнивается с давлением в альвеолярном воздухе и в дальнейшем будет ниже его. В этом случае, будь в атмосфере даже чистый кислород, диффузное поступление кислорода в организм становится невозможным, и человек погибает. В атмосфере, состоящей только из кислорода, большинство животных даже в нормальных условиях поглощают не больше кислорода, чем в атмосфере с обычным его содержанием. Количество поглощаемого кислорода, по-видимому, определяется КПД гемоглобина. Миллионы красных кровяных шариков — ловушек для кислорода — беспрепятственно путешествуют по телу и развозят мельчайшие капельки этого эликсира жизни, «грузоподъемность» которых ограниченна. Правда, у разных людей и народов содержание гемоглобина в крови колеблется в широких пределах. Определяется это главным образом климатическими условиями, в которых человек рос и развивался. Отсюда и проблема акклиматизации.
Основной кислород — производящий процесс в природе — фотосинтез. Только благодаря процессу фотосинтеза (растения захватывают солнечный свет, дождевую воду и углекислоту из воздуха, вырабатывая углерод для собственного питания и роста и выделяя свободный кислород) на Земле смогли появиться и мы с вами, дорогой читатель. Миллионы лет понадобилось растениям, чтобы выработать столько кислорода, сколько нас окружает сейчас. Более 100 млрд. тонн органических веществ образует растительность земного шара в результате фотосинтеза, усваивая при этом около 200 млрд. тонн CO2 и выделяя во внешнюю среду около 145 млрд. т свободного кислорода. Количество энергии, ежегодно связываемой фото синтезирующими организмами океана и суши, во много раз больше той энергии, которая используется человечеством. Таков закон великого цикла.
Всем хорошо известно, что при дыхании организмы выделяют углекислый газ и что даже непродолжительное пребывание в нем приводит к гибели. Но в то же время без углекислого газа невозможна сама основа жизни — процесс дыхания. Так называемая группа дыхательных мышц (диафрагма, мышцы грудной клетки) получает импульсы для своей работы от дыхательного центра в мозгу, возбуждаемого углекислым газом, который всегда благодаря дыханию же находится в циркулирующей крови.
Представление о природе Земли не было бы полным, если бы мы ничего не знали о ее газовой оболочке. Если бы не существовало той смеси газов, которая называется атмосферным воздухом, ни животные, ни растения не могли бы существовать. Состояние атмосферы во многом определяет погоду и климат, постоянно и разнообразно влияющие на жизнь человека.