Fisiología humana del buceo subacuático - Human physiology of underwater diving
La fisiología humana del buceo subacuático son las influencias fisiológicas del entorno submarino en el buceador humano y las adaptaciones para operar bajo el agua, tanto durante las inmersiones en apnea como mientras se respira a presión ambiental con un suministro de gas respirable adecuado. Por lo tanto, incluye la gama de efectos fisiológicos generalmente limitados a los buceadores a presión ambiental humana, ya sea en apnea o utilizando aparatos de respiración subacuática . Varios factores influyen en el buceador, incluida la inmersión, la exposición al agua, las limitaciones de la resistencia al aguantar la respiración, las variaciones en la presión ambiental, los efectos de los gases respiratorios a una presión ambiental elevada, los efectos causados por el uso de aparatos de respiración y el deterioro sensorial. Todos estos pueden afectar el rendimiento y la seguridad del buceador.
La inmersión afecta el equilibrio de líquidos, la circulación y el trabajo respiratorio. La exposición al agua fría puede resultar en una respuesta dañina al choque de frío , el reflejo de buceo útil y una pérdida excesiva de calor corporal. La duración de la retención de la respiración está limitada por las reservas de oxígeno, la respuesta a los niveles elevados de dióxido de carbono y el riesgo de desmayo hipóxico , que tiene un alto riesgo asociado de ahogamiento .
Los cambios grandes o repentinos en la presión ambiental tienen el potencial de causar una lesión conocida como barotrauma . Respirar bajo presión implica varios efectos. Los gases metabólicamente inactivos son absorbidos por los tejidos y pueden tener efectos narcóticos u otros efectos indeseables, y deben liberarse lentamente para evitar la formación de burbujas durante la descompresión . Los gases metabólicamente activos tienen un efecto mayor en proporción a su concentración, que es proporcional a su presión parcial, que para los contaminantes aumenta en proporción a la presión ambiental absoluta.
El trabajo respiratorio aumenta por el aumento de la densidad del gas respirable, los artefactos del aparato respiratorio y las variaciones de presión hidrostática debidas a la postura en el agua. El entorno submarino también afecta la información sensorial, lo que puede afectar la seguridad y la capacidad de funcionar eficazmente en profundidad.
Inmersión
La inmersión del cuerpo humano en agua tiene efectos sobre la circulación , el sistema renal y el equilibrio de líquidos y la respiración, que son causados por la presión hidrostática externa del agua que proporciona apoyo contra la presión hidrostática interna de la sangre. Esto provoca un desplazamiento de sangre de los tejidos extravasculares de las extremidades a la cavidad torácica, y las pérdidas de líquido conocidas como diuresis por inmersión compensan el desplazamiento de sangre en sujetos hidratados poco después de la inmersión. La presión hidrostática en el cuerpo debido a la inmersión con la cabeza hacia afuera provoca una respiración con presión negativa que contribuye al desplazamiento de la sangre.
El desplazamiento de sangre provoca un aumento de la carga de trabajo respiratoria y cardíaca. El volumen sistólico no se ve muy afectado por la inmersión o la variación en la presión ambiental, pero el latido cardíaco más lento reduce el gasto cardíaco general, particularmente debido al reflejo de inmersión en la inmersión en apnea . El volumen pulmonar disminuye en posición vertical debido al desplazamiento craneal del abdomen debido a la presión hidrostática, y la resistencia al flujo de aire en las vías respiratorias aumenta significativamente debido a la disminución del volumen pulmonar. Parece haber una conexión entre el edema pulmonar y el aumento del flujo sanguíneo pulmonar y la presión, lo que da como resultado una congestión capilar. Esto puede ocurrir durante el ejercicio de mayor intensidad mientras está sumergido o sumergido. La carga pulmonar estática negativa debido a la diferencia de presión hidrostática entre la presión ambiental en el pecho y la presión del suministro de gas respiratorio puede causar una reducción en la distensibilidad de los tejidos pulmonares blandos, lo que aumenta el trabajo respiratorio .
Exposición
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La respuesta al choque de frío es la respuesta fisiológica de los organismos al frío repentino, especialmente al agua fría, y es una causa común de muerte por inmersión en agua muy fría, como al caer a través de una fina capa de hielo. El impacto inmediato del frío provoca una inhalación involuntaria, que si está bajo el agua puede provocar ahogamiento. El agua fría también puede provocar un infarto por vasoconstricción; el corazón tiene que trabajar más para bombear el mismo volumen de sangre por todo el cuerpo, y para las personas con enfermedades cardíacas, esta carga de trabajo adicional puede hacer que el corazón se detenga. Una persona que sobrevive al minuto inicial del trauma después de caer al agua helada puede sobrevivir durante al menos treinta minutos siempre que no se ahogue. Sin embargo, la capacidad para realizar un trabajo útil, como mantenerse a flote, disminuye sustancialmente después de diez minutos, ya que el cuerpo corta de manera protectora el flujo de sangre a los músculos "no esenciales".
El reflejo de buceo es una respuesta a la inmersión que anula los reflejos homeostáticos básicos y que se encuentra en todos los vertebrados que respiran aire. Optimiza la respiración distribuyendo preferentemente las reservas de oxígeno al corazón y al cerebro, lo que permite permanecer bajo el agua durante períodos de tiempo prolongados. Se exhibe fuertemente en mamíferos acuáticos ( focas , nutrias , delfines , ratas almizcleras ), pero existe en otros mamíferos, incluidos los humanos . Las aves buceadoras , como los pingüinos , tienen un reflejo de buceo similar. El reflejo de buceo se activa específicamente al enfriar la cara y contener la respiración. Los efectos más notables se encuentran en el sistema cardiovascular, que muestra vasoconstricción periférica, pulso lento, redireccionamiento de la sangre a los órganos vitales para conservar oxígeno, liberación de glóbulos rojos almacenados en el bazo y, en los seres humanos, irregularidades en el ritmo cardíaco. Los mamíferos acuáticos han desarrollado adaptaciones fisiológicas para conservar oxígeno durante la inmersión, pero la apnea, la bradicardia y la vasoconstricción se comparten con los mamíferos terrestres como una respuesta neural.
La hipotermia es la reducción de la temperatura corporal que ocurre cuando un cuerpo disipa más calor del que absorbe y produce. La hipotermia es una limitación importante para nadar o bucear en agua fría. La reducción de la destreza de los dedos debido al dolor o entumecimiento disminuye la seguridad general y la capacidad de trabajo, lo que en consecuencia aumenta el riesgo de otras lesiones. El calor corporal se pierde mucho más rápidamente en el agua que en el aire, por lo que las temperaturas del agua que serían bastante razonables ya que las temperaturas del aire exterior pueden provocar hipotermia en buceadores con protección inadecuada, aunque no suele ser la causa clínica directa de muerte.
Limitaciones de retención de la respiración
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El buceo con retención de la respiración de un animal que respira aire está limitado por la capacidad fisiológica para realizar el buceo con el oxígeno disponible hasta que regresa a una fuente de gas respirable fresco, generalmente el aire en la superficie. Cuando este suministro interno de oxígeno se agota, el animal sufre un impulso creciente de respirar causado por una acumulación de dióxido de carbono en la circulación, seguido de pérdida del conocimiento debido a la hipoxia del sistema nervioso central . Si esto ocurre bajo el agua, se ahogará . La profundidad del buceo en apnea es limitada en los animales cuando el volumen de los espacios de aire internos con paredes rígidas está ocupado por todo el gas comprimido de la respiración y los espacios blandos se han colapsado bajo la presión externa. Los animales que pueden bucear profundamente tienen espacios de aire internos que pueden colapsar ampliamente sin sufrir daños y pueden exhalar activamente antes de bucear para evitar la absorción de gas inerte durante la inmersión.
El desmayo por retención de la respiración es una pérdida del conocimiento causada por la hipoxia cerebral hacia el final de una inmersión con retención de la respiración , cuando el nadador no necesariamente experimenta una necesidad urgente de respirar y no tiene otra condición médica obvia que pueda haberla causado. Puede ser provocado por hiperventilación justo antes de una inmersión, o como consecuencia de la reducción de presión en el ascenso, o una combinación de estos. Las víctimas suelen ser practicantes establecidos del buceo con apnea, están en forma, son buenos nadadores y no han experimentado problemas antes.
Los buceadores y nadadores que se desmayan o pierdan el conocimiento bajo el agua durante una inmersión generalmente se ahogarán a menos que sean rescatados y resucitados en poco tiempo. El apagón en apnea tiene una alta tasa de mortalidad y afecta principalmente a hombres menores de 40 años, pero generalmente es evitable. El riesgo no se puede cuantificar, pero aumenta claramente con cualquier nivel de hiperventilación.
El apagón en apnea puede ocurrir en cualquier perfil de inmersión: a profundidad constante, en un ascenso desde la profundidad o en la superficie después del ascenso desde la profundidad y puede describirse mediante varios términos según el perfil de inmersión y la profundidad a la que se pierde la conciencia. El apagón durante una inmersión poco profunda difiere del apagón durante el ascenso de una inmersión profunda en que el apagón en aguas profundas se precipita por la despresurización en el ascenso desde la profundidad, mientras que el apagón en aguas poco profundas es una consecuencia de la hipocapnia después de la hiperventilación.
La presión mínima de oxígeno tisular y venosa parcial que mantendrá la conciencia es de unos 20 milímetros de mercurio (27 mbar). Esto equivale a aproximadamente 30 milímetros de mercurio (40 mbar) en los pulmones. Se requieren aproximadamente 46 ml / min de oxígeno para la función cerebral. Esto equivale a una presión parcial arterial mínima de oxígeno ( ) de 29 milímetros de mercurio (39 mbar) a 868 ml / min de flujo cerebral.
La hiperventilación agota el dióxido de carbono de la sangre (hipocapnia), que causa alcalosis respiratoria (aumento del pH) y provoca un desplazamiento hacia la izquierda en la curva de disociación de oxígeno-hemoglobina . Esto da como resultado una presión parcial de oxígeno venosa más baja, lo que empeora la hipoxia. Una apnea normalmente ventilada generalmente se rompe (de CO 2 ) con más del 90% de saturación, lo que está lejos de la hipoxia. La hipoxia produce un impulso respiratorio pero no tan fuerte como el impulso respiratorio hipercápnico. Esto se ha estudiado en la medicina de la altitud, donde la hipoxia ocurre sin hipercapnia debido a la baja presión ambiental. El equilibrio entre los impulsos respiratorios hipercápnicos e hipóxicos tiene variabilidad genética y puede modificarse mediante el entrenamiento hipóxico. Estas variaciones implican que el riesgo predictivo no se puede estimar de manera confiable, pero la hiperventilación previa a la inmersión conlleva riesgos definidos.
Hay tres mecanismos diferentes detrás de los apagones en el buceo en apnea:
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La hipoxia inducida por la duración se produce cuando la respiración se mantiene el tiempo suficiente para que la actividad metabólica reduzca la presión parcial de oxígeno lo suficiente como para provocar la pérdida del conocimiento. Esto se acelera con el esfuerzo, que utiliza oxígeno más rápido o la hiperventilación, lo que reduce el nivel de dióxido de carbono en la sangre, lo que a su vez puede:
- aumentar la afinidad oxígeno-hemoglobina reduciendo así la disponibilidad de oxígeno para el tejido cerebral hacia el final de la inmersión ( efecto Bohr ),
- suprime la necesidad de respirar, lo que facilita la retención de la respiración hasta el punto de desmayarse. Esto puede suceder a cualquier profundidad.
- La hipoxia isquémica es causada por la reducción del flujo sanguíneo al cerebro debido a la vasoconstricción cerebral provocada por un bajo nivel de dióxido de carbono después de la hiperventilación, o por un aumento de la presión en el corazón como consecuencia de la insuflación glosofarrangeal (empaquetamiento pulmonar) que puede reducir la circulación sanguínea en general, o ambas. . Si el cerebro usó más oxígeno del disponible en el suministro de sangre, la presión parcial de oxígeno cerebral puede caer por debajo del nivel requerido para mantener la conciencia. Es probable que este tipo de apagón ocurra al principio de la inmersión.
- La hipoxia inducida por el ascenso es causada por una caída en la presión parcial de oxígeno a medida que la presión ambiental se reduce durante el ascenso. La presión parcial de oxígeno en profundidad, bajo presión, puede ser suficiente para mantener la conciencia, pero solo a esa profundidad y no a las presiones reducidas en las aguas menos profundas por encima o en la superficie.
El mecanismo de apagón en el ascenso difiere de los apagones acelerados por hipocapnia inducida por hiperventilación y no necesariamente sigue a la hiperventilación. Sin embargo, la hiperventilación agravará el riesgo y no existe una línea clara entre ellos. Los apagones en aguas poco profundas pueden ocurrir en aguas extremadamente poco profundas, incluso en tierra seca después de la hiperventilación y la apnea, pero el efecto se vuelve mucho más peligroso en la etapa de ascenso de una inmersión en apnea profunda. Existe una confusión considerable en torno a los términos apagón de aguas poco profundas y aguas profundas y se han utilizado para referirse a diferentes cosas, o se utilizan indistintamente, en diferentes círculos de deportes acuáticos. Por ejemplo, el término apagón en aguas poco profundas se ha utilizado para describir el apagón durante el ascenso porque el apagón ocurre generalmente cuando el buceador asciende a una profundidad poco profunda.
Respuestas fisiológicas al buceo profundo con apnea
Investigaciones recientes (2021) en apnea han mostrado cambios hemodinámicos cerebrales característicos del buceo apneico en mamíferos especialistas en buceo. Algunos buzos también mostraron aumentos significativos de los volúmenes de sangre venosa hacia el final de las inmersiones. En algunos casos, los valores de saturación arterial de oxígeno medidos mostraron una desoxigenación arterial considerable, con un valor extremo del 25%. Se registraron cambios en la frecuencia cardíaca similares a los de los mamíferos buceadores en magnitud y patrones de cambio, y los cambios en la forma de onda cardíaca a frecuencias cardíacas inferiores a 40 latidos por minuto se vincularon a cambios que sugerían una reducción en la distensibilidad vascular.
Cambios de presión ambiental
La presión ambiental que actúa sobre el buceador tiene dos componentes: la presión atmosférica y la presión del agua (hidrostática). Un descenso de 10 metros (33 pies) en el agua aumenta la presión ambiental en una cantidad aproximadamente igual a la presión de la atmósfera al nivel del mar. Entonces, un descenso desde la superficie a 10 metros (33 pies) bajo el agua da como resultado una duplicación de la presión sobre el buceador. Este cambio de presión reducirá el volumen de un espacio lleno de gas a la mitad. La ley de Boyle describe la relación entre el volumen del espacio de gas y la presión en el gas.
El barotrauma es un daño físico a los tejidos corporales causado por una diferencia de presión entre un espacio de gas en el interior o en contacto con el cuerpo y el gas o líquido circundante. Por lo general, ocurre cuando el organismo está expuesto a un cambio significativo en la presión ambiental , como cuando un buceador asciende o desciende. Al bucear, las diferencias de presión que causan el barotrauma son cambios en la presión hidrostática:
El daño inicial suele deberse a un estiramiento excesivo de los tejidos en tensión o cizallamiento, ya sea directamente por expansión del gas en el espacio cerrado o por diferencia de presión transmitida hidrostáticamente a través del tejido. La ruptura del tejido puede complicarse por la introducción de gas en el tejido local o la circulación a través del sitio del traumatismo inicial, lo que puede causar bloqueo de la circulación en sitios distantes o interferir con el funcionamiento normal de un órgano por su presencia. El barotrauma generalmente se manifiesta como efectos en los senos nasales o en el oído medio, enfermedad por descompresión (EDC), lesiones por sobrepresión pulmonar y lesiones resultantes de contracciones externas.
Los barotraumatismos de descenso se producen al impedir el libre cambio de volumen del gas en un espacio cerrado en contacto con el buceador, lo que resulta en una diferencia de presión entre los tejidos y el espacio de gas, y la fuerza desequilibrada debida a esta diferencia de presión provoca la deformación de los tejidos que resultan en la ruptura celular.
También se producen barotraumas de ascenso cuando se evita el libre cambio de volumen del gas en un espacio cerrado en contacto con el buceador. En este caso, la diferencia de presión provoca una tensión resultante en los tejidos circundantes que excede su resistencia a la tracción. Además de la rotura del tejido, la sobrepresión puede provocar la entrada de gases en los tejidos y más allá a través del sistema circulatorio. Este barotrauma pulmonar (PBt) de ascenso también se conoce como síndrome de sobreinflado pulmonar (POIS), lesión por sobrepresión pulmonar (LOP) y estallido de pulmón. Las lesiones consiguientes pueden incluir embolia gaseosa arterial, neumotórax, enfisemas mediastínicos, intersticiales y subcutáneos, no todos al mismo tiempo.
Respirar gas a profundidad desde un aparato de respiración subacuático da como resultado que los pulmones contengan gas a una presión más alta que la presión atmosférica. Por lo tanto, un buceador puede sumergirse a 10 metros (33 pies) y ascender con seguridad sin exhalar, porque el gas de los pulmones se inhaló a presión atmosférica, mientras que un buceador que inhala profundamente a 10 metros y asciende sin exhalar tiene pulmones que contienen dos veces la cantidad de gas a presión atmosférica y es muy probable que sufra daños pulmonares potencialmente mortales.
La descompresión explosiva de un entorno hiperbárico puede producir un barotrauma grave, seguido de la formación de burbujas de descompresión graves y otras lesiones relacionadas. El incidente de Byford Dolphin es un ejemplo.
La artralgia por compresión es un dolor en las articulaciones causado por la exposición a una alta presión ambiental a una tasa de compresión relativamente alta. Se ha registrado como un dolor profundo en las rodillas, los hombros, los dedos, la espalda, las caderas, el cuello y las costillas. El dolor puede ser repentino e intenso y puede ir acompañado de una sensación de aspereza en las articulaciones. El inicio ocurre comúnmente alrededor de 60 msw (metros de agua de mar) y los síntomas varían según la profundidad, la tasa de compresión y la susceptibilidad personal. La intensidad aumenta con la profundidad y puede agravarse con el ejercicio. La artralgia por compresión es generalmente un problema del buceo profundo, particularmente el buceo de saturación profunda , donde a una profundidad suficiente, incluso una compresión lenta puede producir síntomas. Peter B. Bennett y col. demostró que el uso de trimix podría reducir los síntomas. Se resuelve sin consecuencias a largo plazo sobre la descompresión.
Respirar bajo presión
El suministro de gas respirable a presión ambiental puede prolongar en gran medida la duración de una inmersión, pero existen otros problemas que pueden resultar de esta solución tecnológica. La absorción de gases metabólicamente inertes se incrementa en función del tiempo y la presión, y ambos pueden producir efectos indeseables de forma inmediata, como consecuencia de su presencia en estado disuelto, como narcosis por nitrógeno y síndrome nervioso de alta presión, o causar problemas al venir. fuera de la solución dentro de los tejidos durante la descompresión.
Otros problemas surgen cuando aumenta la concentración de gases metabólicamente activos. Estos van desde los efectos tóxicos del oxígeno a alta presión parcial, pasando por la acumulación de dióxido de carbono debido al trabajo excesivo de la respiración y el aumento del espacio muerto, hasta la exacerbación de los efectos tóxicos de los contaminantes en el gas respirable debido al aumento de la concentración a altas presiones. .
Componentes metabólicamente inertes del gas respirable
Absorción y liberación de gases inertes.
Uno de estos problemas es que los componentes inertes del gas respiratorio se disuelven en la sangre y se transportan a los otros tejidos en concentraciones más altas bajo presión, y cuando la presión se reduce, si la concentración es lo suficientemente alta, este gas puede formar burbujas en el tejidos, incluida la sangre venosa, que pueden causar la lesión conocida como enfermedad por descompresión o "las curvas". Este problema puede manejarse descomprimiendo lo suficientemente lento para permitir que el gas sea eliminado mientras aún está disuelto, y eliminando aquellas burbujas que se forman cuando aún son pequeñas y lo suficientemente escasas como para no producir síntomas.
La fisiología de la descompresión implica una interacción compleja de la solubilidad del gas, las presiones parciales y los gradientes de concentración, la difusión, el transporte a granel y la mecánica de las burbujas en los tejidos vivos. El gas se respira a presión ambiental y parte de este gas se disuelve en la sangre y otros fluidos. El gas inerte continúa siendo absorbido hasta que el gas disuelto en los tejidos está en un estado de equilibrio con el gas en los pulmones (ver: " Buceo por saturación "), o la presión ambiental se reduce hasta que los gases inertes se disuelven en los tejidos. están en una concentración más alta que el estado de equilibrio y comienzan a difundirse nuevamente.
La absorción de gases en líquidos depende de la solubilidad del gas específico en el líquido específico, la concentración de gas, habitualmente medida por presión parcial, y la temperatura. En el estudio de la teoría de la descompresión, se investiga y modela el comportamiento de los gases disueltos en los tejidos para determinar las variaciones de presión a lo largo del tiempo. Una vez disuelto, la distribución del gas disuelto puede ser por difusión , donde no hay flujo masivo del solvente , o por perfusión donde el solvente (sangre) circula alrededor del cuerpo del buceador, donde el gas puede difundirse a regiones locales de menor concentración . Con un tiempo suficiente a una presión parcial específica en el gas de respiración, la concentración en los tejidos se estabilizará o saturará a una velocidad que dependerá de la solubilidad, la velocidad de difusión y la perfusión. Si la concentración del gas inerte en el gas respirable se reduce por debajo de la de cualquiera de los tejidos, habrá una tendencia a que el gas regrese de los tejidos al gas respirable. Esto se conoce como desgasificación y ocurre durante la descompresión, cuando la reducción de la presión ambiental o un cambio de gas respiratorio reduce la presión parcial del gas inerte en los pulmones.
Las concentraciones combinadas de gases en cualquier tejido dependerán del historial de presión y composición del gas. En condiciones de equilibrio, la concentración total de gases disueltos será menor que la presión ambiental, ya que el oxígeno se metaboliza en los tejidos y el dióxido de carbono producido es mucho más soluble. Sin embargo, durante una reducción de la presión ambiental, la velocidad de reducción de la presión puede exceder la velocidad a la que el gas puede eliminarse por difusión y perfusión, y si la concentración es demasiado alta, puede llegar a una etapa en la que se puede producir la formación de burbujas en la superficie sobresaturada. tejidos. Cuando la presión de los gases en una burbuja excede las presiones externas combinadas de la presión ambiental y la tensión superficial de la interfaz burbuja-líquido, las burbujas crecerán y este crecimiento puede dañar los tejidos. Los síntomas causados por este daño se conocen como enfermedad por descompresión .
Las velocidades reales de difusión y perfusión y la solubilidad de los gases en tejidos específicos no se conocen en general y varían considerablemente. Sin embargo, se han propuesto modelos matemáticos que se aproximan a la situación real en mayor o menor medida, y estos modelos se utilizan para predecir si es probable que se produzca la formación de burbujas sintomáticas para un perfil de exposición a la presión dado.
Narcosis por gas inerte
Excepto el helio y posiblemente el neón , todos los gases que se pueden respirar tienen un efecto narcótico bajo presión, aunque de grado muy variable. La narcosis produce un estado similar a la embriaguez (intoxicación por alcohol) o la inhalación de óxido nitroso . Puede ocurrir durante inmersiones poco profundas, pero generalmente no se nota a profundidades inferiores a unos 30 metros (100 pies).
El efecto es consistentemente mayor para los gases con una mayor solubilidad en lípidos , y hay buena evidencia de que las dos propiedades están relacionadas mecánicamente. A medida que aumenta la profundidad, la discapacidad mental puede volverse peligrosa. Los buzos pueden aprender a lidiar con algunos de los efectos de la narcosis, pero es imposible desarrollar tolerancia . La narcosis afecta a todos los buceadores, aunque la susceptibilidad varía mucho de un buceo a otro y entre individuos.
La narcosis se puede revertir por completo en unos pocos minutos al ascender a una profundidad menor, sin efectos a largo plazo. Por lo tanto, la narcosis al bucear en aguas abiertas rara vez se convierte en un problema grave siempre que los buzos sean conscientes de sus síntomas y puedan ascender para controlarlos. Debido a sus efectos que alteran la percepción, el inicio de la narcosis puede ser difícil de reconocer. En su forma más benigna, la narcosis produce un alivio de la ansiedad, una sensación de tranquilidad y dominio del medio ambiente. Estos efectos son esencialmente idénticos a varias concentraciones de óxido nitroso. También se parecen (aunque no tanto) a los efectos del alcohol o el cannabis y las conocidas drogas benzodiazepínicas como el diazepam y el alprazolam . Dichos efectos no son dañinos a menos que causen algún peligro inmediato que no se reconozca ni se aborde. Una vez estabilizados, los efectos generalmente permanecen iguales a una profundidad determinada, solo empeoran si el buceador se aventura más profundo.
Los aspectos más peligrosos de la narcosis son el deterioro del juicio, la multitarea y la coordinación, y la pérdida de la capacidad y el enfoque para tomar decisiones. Otros efectos incluyen vértigo y alteraciones visuales o auditivas. El síndrome puede causar euforia, vértigo, ansiedad extrema, depresión o paranoia , según el buceador individual y el historial médico o personal del buceador. Cuando es más serio, el buceador puede sentirse demasiado confiado, ignorando las prácticas normales de buceo seguro. La actividad mental más lenta, como lo indica un mayor tiempo de reacción y un aumento de los errores en la función cognitiva, son efectos que aumentan el riesgo de que un buceador maneje mal un incidente. La narcosis reduce tanto la percepción de malestar por frío como los escalofríos y, por lo tanto, afecta la producción de calor corporal y, en consecuencia, permite una caída más rápida de la temperatura central en agua fría, con una conciencia reducida del problema en desarrollo.
El manejo de la narcosis consiste simplemente en ascender a profundidades menores; los efectos luego desaparecen en minutos. En caso de que se presenten complicaciones u otras condiciones, ascender es siempre la respuesta inicial correcta. Si persisten los problemas, es necesario abortar la inmersión. El programa de descompresión aún se puede seguir a menos que otras condiciones requieran asistencia de emergencia.
La forma más sencilla de evitar la narcosis por nitrógeno es que un buceador limite la profundidad de las inmersiones. Dado que la narcosis se vuelve más grave a medida que aumenta la profundidad, un buceador que se mantenga a menor profundidad puede evitar una narcosis grave. La mayoría de las agencias de certificación de buceadores recreativos solo certificarán a los buzos básicos a profundidades de 18 m (60 pies), y a estas profundidades la narcosis no presenta un riesgo significativo. Normalmente se requiere más capacitación para la certificación hasta 30 m (100 pies) en el aire, y esta capacitación incluye una discusión sobre la narcosis, sus efectos y manejo. Algunas agencias de formación de buzos ofrecen formación especializada para preparar a los buceadores recreativos para llegar a profundidades de 40 m (130 pies), que a menudo consisten en más teoría y algo de práctica en inmersiones profundas bajo una estrecha supervisión. Las organizaciones de buceo que se entrenan para bucear más allá de las profundidades recreativas, pueden prohibir el buceo con gases que causan demasiada narcosis en profundidad en el buceador promedio y alientan enfáticamente el uso de otras mezclas de gases respirables que contengan helio en lugar de parte o la totalidad del nitrógeno en el aire. - como trimix y heliox - porque el helio no tiene efecto narcótico. El uso de estos gases forma parte del buceo técnico y requiere mayor formación y certificación. El buceo comercial suministrado desde la superficie puede alcanzar habitualmente profundidades de 50 metros en el aire, pero el buzo es monitoreado desde la superficie y las vías respiratorias están protegidas por una máscara de cara completa o un casco.
Las pruebas han demostrado que todos los buzos se ven afectados por la narcosis por nitrógeno, aunque algunos experimentan efectos menores que otros. Aunque es posible que algunos buzos se las arreglen mejor que otros debido a que aprenden a lidiar con el deterioro subjetivo , los efectos conductuales subyacentes permanecen. Estos efectos son particularmente peligrosos porque un buceador puede sentir que no está experimentando narcosis y aún así verse afectado por ella.
Síndrome nervioso de alta presión
El síndrome nervioso de alta presión (HPNS) es un trastorno neurológico y fisiológico del buceo que se produce cuando un buceador desciende por debajo de unos 500 pies (150 m) utilizando un gas respiratorio que contiene helio. Los efectos experimentados y la gravedad de esos efectos dependen de la velocidad de descenso, la profundidad y el porcentaje de helio.
Los síntomas de HPNS incluyen temblores , espasmos mioclónicos , somnolencia , cambios en el electroencefalograma , alteraciones visuales , náuseas , mareos y disminución del rendimiento mental . HPNS tiene dos componentes, uno resultante de la velocidad de compresión y el otro de la presión absoluta. Los efectos de compresión pueden ocurrir al descender por debajo de 500 pies (150 m) a velocidades superiores a unos pocos metros por minuto, pero se reducen en unas pocas horas una vez que la presión se ha estabilizado. Los efectos de la profundidad se vuelven significativos a profundidades superiores a los 1000 pies (300 m) y permanecen independientemente del tiempo pasado a esa profundidad. La susceptibilidad de los buceadores a HPNS varía considerablemente según el individuo, pero tiene poca variación entre las diferentes inmersiones del mismo buceador.
Es probable que el HPNS no se pueda prevenir por completo, pero existen métodos efectivos para retrasar o cambiar el desarrollo de los síntomas. Se ha encontrado que las velocidades lentas de compresión o la adición de paradas a la compresión previenen grandes disminuciones iniciales en el rendimiento, mientras que la inclusión de otros gases en la mezcla de helio y oxígeno, como nitrógeno o hidrógeno, suprime los efectos neurológicos.
Toxicidad por gas hiperbárico
La fisiología humana ha evolucionado para adaptarse a las condiciones de presión atmosférica cercanas al nivel del mar. Los gases atmosféricos a presiones significativamente mayores pueden tener efectos tóxicos que varían con el gas y su presión parcial, y los efectos tóxicos de los contaminantes del gas respirable están en función de su concentración, que es proporcional a la presión parcial y, por lo tanto, a la profundidad.
Toxicidad por oxígeno
El resultado de respirar presiones parciales elevadas de oxígeno es la hiperoxia , un exceso de oxígeno en los tejidos corporales. El cuerpo se ve afectado de diferentes formas según el tipo de exposición. La toxicidad del sistema nervioso central es causada por una breve exposición a altas presiones parciales de oxígeno a una presión superior a la atmosférica. La toxicidad pulmonar puede resultar de una exposición más prolongada a niveles elevados de oxígeno durante el tratamiento hiperbárico. Los síntomas pueden incluir desorientación, problemas respiratorios y cambios en la visión, como miopía . La exposición prolongada a presiones parciales de oxígeno por encima de lo normal, o exposiciones más breves a presiones parciales muy altas, pueden causar daño oxidativo a las membranas celulares , colapso de los alvéolos en los pulmones, desprendimiento de retina y convulsiones . La toxicidad del oxígeno se maneja reduciendo la exposición a niveles elevados de oxígeno. Los estudios demuestran que, a largo plazo, es posible una recuperación sólida de la mayoría de los tipos de toxicidad por oxígeno.
Existen protocolos para evitar los efectos de la hiperoxia en campos donde se respira oxígeno a presiones parciales más altas de lo normal, incluido el buceo submarino con gases respiratorios comprimidos . Estos protocolos han dado como resultado una rareza cada vez mayor de convulsiones debido a la toxicidad del oxígeno.
La toxicidad por oxígeno del sistema nervioso central se manifiesta como síntomas tales como cambios visuales (especialmente visión de túnel ), zumbidos en los oídos ( tinnitus ), náuseas , espasmos (especialmente en la cara), cambios de comportamiento (irritabilidad, ansiedad , confusión) y mareos . Esto puede ir seguido de una convulsión tónico-clónica que consta de dos fases: se produce una intensa contracción muscular durante varios segundos (fase tónica); seguidos de espasmos rápidos de relajación y contracción muscular alternas que producen sacudidas convulsivas ( fase clónica ). La convulsión termina con un período de inconsciencia (el estado postictal ). El inicio de la convulsión depende de la presión parcial de oxígeno en el gas respiratorio y la duración de la exposición. Sin embargo, el tiempo de exposición antes del inicio es impredecible, ya que las pruebas han mostrado una amplia variación, tanto entre individuos como en el mismo individuo de un día a otro. Además, muchos factores externos, como la inmersión bajo el agua, la exposición al frío y el ejercicio, reducirán el tiempo de aparición de los síntomas del sistema nervioso central. La disminución de la tolerancia está estrechamente relacionada con la retención de dióxido de carbono .
Los síntomas de toxicidad pulmonar son el resultado de una inflamación que comienza en las vías respiratorias que van a los pulmones y luego se propaga a los pulmones. Esto comienza como un leve cosquilleo al inhalar y progresa a tos frecuente. Si continúa respirando presiones parciales de oxígeno aumentadas, se experimenta un ardor leve al inhalar junto con tos incontrolable y dificultad para respirar ocasional. Generalmente hay una reducción en la cantidad de aire que pueden contener los pulmones ( capacidad vital ) y cambios en la función espiratoria y la elasticidad pulmonar. Cuando la exposición al oxígeno por encima de 0,5 bar (50 kPa) es intermitente, permite que los pulmones se recuperen y retrasa la aparición de la toxicidad.
Toxicidad por dióxido de carbono
La respiración normal en los buceadores produce hipoventilación alveolar con eliminación inadecuada de dióxido de carbono (hipercapnia). El trabajo experimental de EH Lanphier en la Unidad de Buceo Experimental de la Marina de los EE. UU. Indica que:
- La presión parcial de oxígeno inspirado más alta a 4 atm (400 kPa) representó no más del 25% de la elevación en el dióxido de carbono de la marea final por encima de los valores encontrados en la misma tasa de trabajo al respirar aire justo debajo de la superficie.
- El aumento del trabajo respiratorio representó la mayor parte de la elevación del dióxido de carbono alveolar en exposiciones superiores a 1 atm (100 kPa), como lo indican los resultados cuando se sustituyó el helio por nitrógeno a 4 atm (400 kPa).
- La respuesta ventilatoria inadecuada al esfuerzo fue indicada por el hecho de que, a pesar de los valores de reposo en el rango normal, el dióxido de carbono al final de la marea aumentó notablemente con el esfuerzo, incluso cuando los buzos respiraron aire a una profundidad de solo unos pocos pies.
El dióxido de carbono no se expulsa por completo cuando el buceador exhala en un aparato con espacio muerto mecánico, como un tubo , una máscara de buceo de cara completa o un casco de buceo , y luego inhala desde el espacio muerto.
En el buceo con rebreather de circuito cerrado o semicerrado , el dióxido de carbono exhalado debe eliminarse del sistema de respiración, generalmente mediante un depurador que contenga un compuesto químico sólido con una alta afinidad por el CO 2 , como la cal sodada . Si no se elimina del sistema, provocará un aumento en la concentración inhalada, lo que se conoce como avance del depurador. Cuando el buceador se ejercita a un mayor nivel de esfuerzo, se produce más dióxido de carbono debido a la elevada actividad metabólica. La densidad del gas respiratorio es mayor en profundidad, por lo que aumenta el esfuerzo requerido para inhalar y exhalar ( trabajo respiratorio ), lo que hace que la respiración sea más difícil y menos eficiente. La densidad de gas más alta también hace que la mezcla de gas dentro del pulmón sea menos eficiente, aumentando efectivamente el espacio muerto fisiológico. El trabajo de respirar puede llegar a un punto en el que toda la energía disponible debe gastarse en respirar. Más allá de este punto, el dióxido de carbono no se puede eliminar tan rápido como se produce.
El buceador puede hipoventilar intencionalmente , lo que se conoce como "saltarse la respiración". Saltar la respiración es una técnica controvertida para conservar el gas respiratorio cuando se usa buceo de circuito abierto , que consiste en hacer una breve pausa o contener la respiración entre la inhalación y la exhalación (es decir, "saltarse" una respiración). Esto utiliza más oxígeno disponible en el gas respiratorio, pero aumenta el nivel de dióxido de carbono en el gas alveolar y ralentiza su eliminación de la circulación. Saltar la respiración es particularmente contraproducente con un rebreather , donde el acto de respirar bombea el gas alrededor del "circuito" para eliminar el dióxido de carbono, ya que el gas exhalado se recicla y saltarse la respiración no reduce el consumo de oxígeno.
Los síntomas y signos de la hipercapnia temprana incluyen piel enrojecida, pulso lleno , taquipnea , disnea , espasmos musculares, actividad neural reducida, dolor de cabeza, confusión y letargo, aumento del gasto cardíaco, elevación de la presión arterial y propensión a las arritmias . En la hipercapnia grave, los síntomas progresan a desorientación, pánico , hiperventilación , convulsiones , pérdida del conocimiento y, finalmente, la muerte .
También se cree que la hipercapnia es un factor que aumenta el riesgo de convulsiones por toxicidad por oxígeno en el sistema nervioso central.
Toxicidad de contaminantes en el gas respirable
La toxicidad de los contaminantes generalmente depende de la concentración y la exposición ( dosis ) y, por lo tanto, los efectos aumentan con la presión ambiental. La consecuencia es que los gases de respiración para uso hiperbárico deben tener límites aceptables proporcionalmente más bajos para contaminantes tóxicos en comparación con el uso normal de presión superficial. La concentración permisible también se ve afectada por si el efecto es acumulativo y si existe un umbral para una exposición aceptable a largo plazo.
Los contaminantes de gas respiratorio que son un problema reconocido en el buceo submarino incluyen dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrocarburos que pueden ser introducidos por el proceso de compresión, y sulfuro de hidrógeno, que es principalmente un problema en la industria del petróleo en alta mar.
Gas respiratorio hipóxico
Respirar gas seleccionado para evitar la toxicidad del oxígeno en profundidad (generalmente por debajo de unos 65 m) puede ser hipóxico a la presión de la superficie o a poca profundidad. Puede que no haya ninguna advertencia fisiológica durante el ascenso en una mezcla de este tipo antes de perder el conocimiento.
Trabajo de respirar
Las diferencias de presión hidrostática entre el interior del pulmón y el suministro de gas respirable aumentan la densidad del gas respirable debido a la presión ambiental y el aumento de la resistencia al flujo debido a ritmos respiratorios más altos pueden causar un mayor trabajo respiratorio y fatiga de los músculos respiratorios. Un alto trabajo respiratorio puede compensarse parcialmente con una mayor tolerancia al dióxido de carbono y, eventualmente, puede resultar en acidosis respiratoria . Los factores que influyen en el trabajo respiratorio de un equipo de respiración subacuático incluyen la densidad y viscosidad del gas, las tasas de flujo, la presión de apertura (la presión diferencial requerida para abrir la válvula de demanda) y la contrapresión sobre las válvulas de escape.
Respiración con presión positiva y negativa
Se pueden tolerar pequeñas variaciones de presión entre el gas suministrado y la presión ambiental en los pulmones. Estos pueden resultar del ajuste del buzo en el agua, la posición del diafragma que opera la válvula de demanda, la posición de los contrapulmones en un rebreather, la presión de ruptura y la resistencia al flujo de la válvula de escape, o una sobrepresión intencional en una cara completa. mascarilla o casco, destinado a reducir el riesgo de fugas de agua contaminada en el aparato respiratorio a través de la válvula de escape. Una variación constante en la diferencia de presión suministrada no afecta el trabajo de respiración del aparato - todo el gráfico se desplaza hacia arriba o hacia abajo sin cambiar el área encerrada - pero el esfuerzo requerido para la inhalación y exhalación es perceptiblemente diferente de lo normal, y si es excesivo , puede dificultar o imposibilitar la respiración. Una carga pulmonar estática negativa, en la que la presión ambiental en el pecho es mayor que la presión del suministro de gas respiratorio en la boca, puede aumentar el trabajo respiratorio debido a la reducción de la distensibilidad de los tejidos blandos del pulmón. Los sistemas de flujo libre operan de manera inherente bajo una presión positiva con respecto a la cabeza, para permitir un flujo de escape controlado, pero no necesariamente a los pulmones del buceador erguido. La respiración con esnórquel es inherentemente respiración con presión negativa, ya que los pulmones del nadador están al menos parcialmente debajo de la superficie del agua.
Uso de aparatos respiratorios
En fisiología , el espacio muerto es el volumen de aire inhalado que no interviene en el intercambio gaseoso, bien porque permanece en las vías aéreas conductoras, bien porque llega a los alvéolos que no están perfundidos o mal perfundidos . En otras palabras, no todo el aire de cada respiración está disponible para el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono . Los mamíferos inhalan y exhalan por sus pulmones, desperdiciando esa parte de la inspiración que permanece en las vías respiratorias conductoras donde no puede ocurrir el intercambio de gases. En los seres humanos, aproximadamente un tercio de cada respiración en reposo no tiene cambios en los niveles de oxígeno y dióxido de carbono.
El espacio muerto en un aparato respiratorio es el espacio en el aparato en el que el gas respirable debe fluir en ambas direcciones mientras el usuario inhala y exhala, aumentando el esfuerzo respiratorio necesario para obtener la misma cantidad de aire utilizable o gas respirable, y con el riesgo de acumulación de dióxido de carbono de respiraciones superficiales. En efecto, es una extensión externa del espacio muerto fisiológico.
El espacio muerto mecánico se puede reducir mediante características de diseño como:
- Usando pasajes separados de admisión y escape con válvulas unidireccionales colocadas en la boquilla. Esto limita el espacio muerto entre las válvulas de retención y la boca y / o nariz del usuario. El espacio muerto adicional se puede minimizar manteniendo el volumen de este espacio muerto externo lo más pequeño posible, pero esto no debería aumentar indebidamente el trabajo respiratorio.
- Con máscara completa o casco de buceo bajo demanda :
- Mantener el volumen interior pequeño, o
- Tener una pequeña mascarilla interna orinasal dentro de la mascarilla principal, que separa el pasaje respiratorio externo del resto del interior de la mascarilla.
- En algunos modelos de mascarilla facial completa se coloca una boquilla como las que se utilizan en los reguladores de buceo, que tiene la misma función que una mascarilla oro-nasal, pero puede reducir aún más el volumen del espacio muerto externo, a costa de forzar la boca. respiración. Un volumen menor alrededor de la boca aumenta la distorsión del habla. Esto puede dificultar la comunicación.
- Los cascos de buceo de flujo libre evitan el problema del espacio muerto al suministrar mucho más aire del que el buceador puede usar y eliminar el compartimento oro-nasal. Esto hace que todo el interior del casco sea efectivamente aire fresco, ya que se descarga adecuadamente durante y después de cada exhalación a costa de un uso de gas significativamente mayor en los sistemas de circuito abierto. Esto también minimiza los aumentos del trabajo respiratorio debido a la resistencia del aparato respiratorio al flujo, lo que hace que los cascos de flujo libre sean particularmente adecuados para aplicaciones en las que se requiera un esfuerzo severo.
Discapacidad sensorial
Visión
Bajo el agua, las cosas son menos visibles debido a los niveles más bajos de iluminación natural causados por la rápida atenuación de la luz con la distancia que atraviesa el agua. También se difuminan por la dispersión de la luz entre el objeto y el espectador, lo que también resulta en un contraste más bajo. Estos efectos varían con la longitud de onda de la luz y el color y la turbidez del agua. El ojo de los vertebrados suele estar optimizado para la visión subacuática o aérea, como es el caso del ojo humano. La agudeza visual del ojo optimizado para el aire se ve gravemente afectada negativamente por la diferencia en el índice de refracción entre el aire y el agua cuando se sumerge en contacto directo. la provisión de un espacio aéreo entre la córnea y el agua puede compensar, pero tiene el efecto secundario de la distorsión de la escala y la distancia. La iluminación artificial es eficaz para mejorar la iluminación a corta distancia.
La agudeza estereoscópica, la capacidad de juzgar distancias relativas de diferentes objetos, se reduce considerablemente bajo el agua y esto se ve afectado por el campo de visión. Un campo de visión estrecho causado por una pequeña ventana en un casco da como resultado una estereoagudeza muy reducida y la pérdida asociada de la coordinación ojo-mano.
A distancias muy cortas en aguas claras se subestima la distancia, de acuerdo con el aumento debido a la refracción a través de la lente plana de la máscara, pero a distancias mayores, mayores que el alcance del brazo, la distancia tiende a sobreestimarse en un grado influenciado por la turbidez. Tanto la percepción de profundidad relativa como absoluta se reducen bajo el agua. La pérdida de contraste da como resultado una sobreestimación y los efectos de aumento explican la subestimación a corto alcance.
Los buzos pueden adaptarse en gran medida a estos efectos aprendiendo a compensar estas distorsiones.
Los efectos de distorsión óptica de la máscara de buzo o la placa frontal del casco también producen un movimiento aparente de un objeto estacionario cuando se mueve la cabeza.
Audiencia
El agua tiene diferentes propiedades acústicas al aire. El sonido de una fuente submarina puede propagarse con relativa libertad a través de los tejidos corporales donde hay contacto con el agua, ya que las propiedades acústicas son similares. Cuando la cabeza está expuesta al agua, una parte significativa del sonido llega a la cóclea independientemente del oído medio y el tímpano, pero una parte se transmite por el oído medio.
La conducción ósea juega un papel importante en la audición bajo el agua cuando la cabeza está en contacto con el agua (no dentro de un casco), pero la audición humana bajo el agua, en los casos en que el oído del buceador está mojado, es menos sensible que en el aire.
El sonido viaja aproximadamente 4,5 veces más rápido en el agua que en el aire y a una velocidad similarmente mayor en los tejidos corporales y, por lo tanto, el intervalo entre un sonido que llega a los oídos internos izquierdo y derecho es mucho menor que en el aire, y el cerebro es menos capaz de discriminar el intervalo que es cómo se identifica la dirección de una fuente de sonido. Es posible alguna localización de sonido, aunque es difícil.
Esta derivación del oído medio también afecta la sensibilidad de frecuencia del oído. El sonido también se refleja en proporción al cambio de densidad o elasticidad (desajuste de impedancia acústica ) al pasar por una interfaz, por lo que encerrar la cabeza en un casco rígido puede provocar una atenuación significativa del sonido que se origina en el agua. El material de atenuación del sonido interno puede reducir aún más los niveles de ruido.
La sensibilidad de frecuencia bajo el agua también difiere significativamente de la del aire, con un umbral de audición bajo el agua consistentemente más alto, pero también significativamente sesgado. Se encuentra disponible una escala de ponderación del ruido subacuático para evaluar el riesgo de ruido de acuerdo con la sensibilidad de frecuencia para la conducción húmeda.
La pérdida de audición en los buceadores es un problema conocido y tiene muchos factores, uno de los cuales es la exposición al ruido. Los buceadores de circuito abierto producen un alto nivel de ruido respiratorio por el flujo de aire a través del regulador durante la inhalación y el ruido de burbujas durante la exhalación. La principal fuente de ruido son las burbujas de escape que pueden superar los 95 dB (A). Las comunicaciones de voz y el desempañado de flujo libre empujan estos niveles por encima de 100 dB (A), ya que las comunicaciones deben estar aproximadamente 15 dB por encima del fondo para ser inteligibles. Los niveles de ruido de los cascos de flujo libre son generalmente más altos que los de los sistemas de demanda y son comparables con los niveles de ruido de desempañado. Los sistemas de recuperación y rebreather son significativamente más silenciosos, ya que no hay ruido de burbujas la mayor parte del tiempo. El tipo de casco afecta la sensibilidad al ruido y el riesgo de ruido dependiendo de si la transmisión es húmeda o seca. La audición humana bajo el agua es menos sensible con los oídos mojados que en el aire, y una capucha de neopreno proporciona una atenuación sustancial. Cuando se usa un casco, la sensibilidad es similar a la del aire de la superficie, ya que la sensibilidad auditiva no se ve afectada significativamente por el gas de respiración o la composición de la atmósfera de la cámara o la presión.
Tocar
La percepción sensorial táctil en los buceadores puede verse afectada por el traje de protección ambiental y las bajas temperaturas. La combinación de inestabilidad, equipamiento, flotabilidad neutra y resistencia al movimiento por los efectos inerciales y viscosos del agua agobia al buceador. El frío causa pérdidas en la función sensorial y motora y distrae e interrumpe la actividad cognitiva. Se reduce la capacidad de ejercer una fuerza grande y precisa.
Equilibrio
El equilibrio y el equilibrio dependen de la función vestibular y de la información secundaria de los sentidos visual, orgánico, cutáneo, cinestésico y, a veces, auditivo que son procesados por el sistema nervioso central para proporcionar la sensación de equilibrio. Bajo el agua, algunas de estas entradas pueden estar ausentes o disminuidas, lo que hace que las señales restantes sean más importantes. La entrada en conflicto puede resultar en vértigo y desorientación. El sentido vestibular se considera esencial en estas condiciones para un movimiento rápido, intrincado y preciso.
Propiocepción
La percepción cinestésica, propioceptiva y orgánica son una parte importante de la retroalimentación sensorial que hace que el buceador sea consciente de la posición y el movimiento personal, y en asociación con la entrada vestibular y visual, permite que el buceador funcione de manera efectiva para mantener el equilibrio físico y el equilibrio en el agua.
En el agua con flotabilidad neutra, las señales de posición recibidas por los sentidos cinestésico, propioceptivo y orgánico se reducen o están ausentes. Este efecto puede verse agravado por el traje de buzo y otros equipos.
El olfato y el gusto
Los sentidos del gusto y el olfato no son muy importantes para el buceador en el agua, pero son más importantes para el buceador de saturación mientras se encuentra en las cámaras de acomodación. Existe evidencia de una leve disminución en el umbral del gusto y el olfato después de períodos prolongados bajo presión.
Adaptación en otros animales
Vertebrados marinos de aspiración de aire que han regresado al océano desde linajes terrestres son un grupo diverso que incluyen serpientes de mar , tortugas de mar , la iguana marina , cocodrilos de agua salada , pingüinos , pinnípedos , cetáceos , nutrias de mar , manatíes y dugongos . La mayoría de los vertebrados buceadores realizan inmersiones relativamente cortas y poco profundas. Las serpientes marinas, los cocodrilos y las iguanas marinas solo se sumergen en aguas costeras y rara vez se sumergen a más de 10 m, pero ambos grupos pueden realizar inmersiones mucho más profundas y más largas. Los pingüinos emperador se sumergen regularmente a profundidades de 400 a 500 m durante 4 a 5 minutos, a menudo se sumergen durante 8 a 12 minutos y tienen una resistencia máxima de unos 22 minutos. Los elefantes marinos permanecen en el mar entre 2 y 8 meses y bucean continuamente, pasando el 90% de su tiempo bajo el agua y un promedio de 20 minutos por inmersión con menos de 3 minutos en la superficie entre inmersiones. Su duración máxima de inmersión es de unas 2 horas y habitualmente se alimentan a profundidades de entre 300 y 600 m, aunque pueden superar los 1600 m de profundidad. Se ha descubierto que las ballenas picudas se zambullen habitualmente para alimentarse a profundidades entre 835 y 1070 m, y permanecen sumergidas durante unos 50 minutos. Su profundidad máxima registrada es de 1888 my la duración máxima es de 85 minutos.
Los vertebrados marinos que respiran aire y que se sumergen para alimentarse deben lidiar con los efectos de la presión en profundidad y la necesidad de encontrar y capturar su alimento. Las adaptaciones al buceo pueden asociarse con estos dos requisitos. Las adaptaciones a la presión deben lidiar con los efectos mecánicos de la presión en las cavidades llenas de gas, los cambios de solubilidad de los gases bajo presión y los posibles efectos directos de la presión sobre el metabolismo, mientras que las adaptaciones a la capacidad de contener la respiración incluyen modificaciones en el metabolismo, la perfusión y la tolerancia al dióxido de carbono. y capacidad de almacenamiento de oxígeno.
La mayoría de los mamíferos marinos suelen bucear dentro de sus límites de inmersión aeróbica, ya que esto minimiza el período de recuperación en la superficie o cerca de ella, y permite pasar un mayor tiempo total bajo el agua, pero algunas especies, incluidas algunas ballenas picudas, bucean habitualmente durante períodos que requieren metabolismo anaeróbico. que desarrolla una importante deuda de oxígeno que requiere un largo período de recuperación entre inmersiones.
Los vertebrados buceadores han aumentado la cantidad de oxígeno almacenado en sus tejidos internos. Esta reserva de oxígeno tiene tres componentes, oxígeno contenido en el aire en los pulmones, oxígeno almacenado por la hemoglobina en la sangre y por mioglobina en el tejido muscular. El músculo y la sangre de los vertebrados buceadores tienen mayores concentraciones de hemoglobina y mioglobina que los animales terrestres. La concentración de mioglobina en los músculos locomotores de los vertebrados buceadores es hasta 30 veces mayor que en los parientes terrestres. La hemoglobina aumenta tanto en una cantidad relativamente mayor de sangre como en una mayor proporción de glóbulos rojos en la sangre en comparación con los animales terrestres. Los valores más altos se encuentran en los mamíferos que se sumergen más profundo y más largo. El volumen de sangre es generalmente relativamente grande en proporción a la masa corporal, y el contenido de hemoglobina en sangre puede aumentar durante una inmersión a partir de los glóbulos rojos almacenados en el bazo.
El tamaño del cuerpo es un factor en la habilidad de bucear. Una masa corporal más grande se correlaciona con una tasa metabólica relativamente más baja, mientras que el almacenamiento de oxígeno es directamente proporcional a la masa corporal, por lo que los animales más grandes deberían poder bucear durante más tiempo, en igualdad de condiciones. La eficiencia de la natación también afecta la capacidad de buceo, ya que la baja resistencia y la alta eficiencia de propulsión requieren menos energía para la misma inmersión. La locomoción de ráfaga y planeo también se usa a menudo para minimizar el consumo de energía, y puede implicar el uso de flotabilidad positiva o negativa para impulsar parte del ascenso o descenso.
Referencias
Fuentes
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