SSO om fridykning og dykkerrefleks i Biologi A

Side 1

Den større skriftlige opgave i 3.G

Indholdsfortegnelse:

Indledning …………………………………………………………………………………………..2

Respirationsfysiologi ……………………………………………………………………………….2

- Åndedrætscenteret….……………………………………………………………………………….2

- Åndedrætsmusklerne.……………………………………………………………………………….3

- Hikke……….……………………………………………………………………………………….4

- Lungekapacitet ….………………………………………………………………………………….5

Egne undersøgelser..………………………………………………………………………………...5

- Hypotese……….….………………………………………………………………………………...5

- Før forsøget.…………….…………………………………………………………………………..6

- Måleren …………………………………………………………………………………………….6

- Forsøget…………………………………………………………………………………….………6

- Benyttede materialer………………………………………………………………………………..7

- Forsøgspersoner…………………………………………………………………………………….7

- Resultater…………………………………………………………………………………………...8

- Bearbejdning af resultater…………………………………………………………………………..8

- VK og FEV -målingerne……………………………………………………………..8

1

- Pulsmålingen………………………………………………………………………....9

- Fejlkilder……………………………………………………………………………………………9

Diskussion…………………………………………………………………………………………..10

- Vandets tryk ………………………………………………………………………………………10

- Dykkerrefleksen…………………………………………………………………………………..12

- Farer ved fridykning………………………………………………………………………………12

- Fridykning ………………………………………………………………………………………..14

- Fridyknings konkurrencer………………………………………………. ……………………… 15

Konklusion ………………………………………………………………………………………...15

Litteraturliste……………………………………………………………………………………...17

Side 2

Den større skriftlige opgave i 3.G

Fridykning

I nedenstående tekst beskrives, hvordan mennesket trækker vejret. Herunder forklares hjernes, mellemgulvets samt ribbensmuskulaturens funktioner ved vejrtrækning. Der indgår en egen undersøgelse af vitalkapaciteten og ventilationskapaciteten (forceret ekspriration i det første sekund, FEV) i tre forskellige situationer: På land, i vand med hoved over vandet, samt i vand med hoved

1 under vand. Der vil være en gennemgang af dykkerrefleksen, samt hvorledes vandtrykket har indflydelse på lungekapaciteten under vandet. Der vil også være en gennemgang, af de farer som fridykkere udsætter sig for under dykning. Der vil kun gennemgås de farer, som fridykkere udsætter sig for, og ikke de farer der er ved apparatdykning. Nogle af de faremomenter der er ved fridykning forefindes dog også ved apparatdykning.

Åndedrættet reguleres af det åndedrætsregulerende center, der er placeret i den forlængede marv (medulla oblongata). Den forlængede marv er placeret øverst oppe i rygmarven

                                        1
lige under storhjernen og ved siden af lillehjernen

(figur 1). Det er endnu ikke lykkedes at kortlægge alle detaljer, for hvad det er, der styrer den rytmiske aktivitet i de nerver, der går til

                2
åndedrætsmusklerne . Åndedrætscenteret indeholder fem vigtige centre. De fire af centrene er

placeret op i to ”par”. Centrene i hvert par ligger tæt op ad hinanden. Det par der ligger nederst indeholder indåndingscenteret samt udåndingscenteret. Det par der ligger lidt højere oppe men stadig i den forlængede marv, indeholder det apnøtiske center samt det pnømotaxiske center. Ind-og udåndingscenteret er placeret i hjernemarven, mens det apnøtiske center og det pnømotaxiske

                         3
center er placeret i pons (broen)

. Det sidste center ligger tæt ved parret, der indeholder ind- og udåndingscenteret. Det er dette overordnende åndedrætscenter, der styrer vejrtrækningen ved at sende impulser til enten ind- eller udåndingscenteret.

Normal vejrtrækning forgår på følgende måde: Det overordnede åndedrætscenter sender impulser til indåndingscenteret. Indåndingscenteret sender nerveimpulser til indåndingsmusklerne, via nervus phrenicus til m.diaphragma (mellemgulvet), og via n. intercostales til ribbensmuskulaturen (intercostalemuskulaturen). Indåndingscenteret er aktivt i cirka 2 sekunder, og mens det er aktivt, sender det også signaler tilbage det overordnede åndedrætscenter. Det overordnede åndedrætscenter sender impulser videre til udåndingscenteret, der straks sender

1

MF s.214

2

DB s.5

3

LÅ s.34

Side 3

Den større skriftlige opgave i 3.G hæmmende impulser indåndingscenteret. Indåndingscenterets impulser til åndedrætsmusklerne bortfalder herved, og det udmønter sig i, at åndedrætsmusklerne afslappes, hvilket medfører

udånding^{4}. Det overordnede åndedrætscenter styres af CO -indholdet i blodet. Er der for meget eller

2 for lidt CO i blodet, vil det overordnede åndedrætscenteret blive informeret om dette via

2 kemoreceptorerne, som findes på overfladen af den forlængede marv (de centrale) samt på væggene

                             5
i halspulsåren og aorta (de perifere)

. For meget CO

2 i blodet medfører, at blodet pH falder, og blodet gøres mere surt. Kemoreceptorerne opfatter dette, og sender impulser til overordnede åndedrætscenter, der aktiverer indåndingscenteret i højere grad end normalt. Herved sættes

åndingsfrekvensen op, og CO bliver udvasket^{6}. Impulserne fra kemoreceptorerne på aorta til det

2 overordnede åndedrætscenter bliver ført via Nervus Vagus, og impulserne fra kemoreceptorerne på

                                      7
halspulsåren bliver ført via n. glossopharyngeus

. Se figur 1. N. Vagus er en stor nerve udspringer i

                                                           8
sulcus lateralis posterior, og løber ned gennem forarmen jugularis anterior

. Forløbet er det samme,

hvis der er et aftagende O indhold i blodet^{9}. Er der herimod for lidt CO i blodet, eller hvis blodet

2 2 er alkalisk, vil kemoreceptorerne sende impulser til overordnede åndedrætscenter, der herefter sender impulser til indåndingscenteret om, at vejrtrækningen skal nedsættes. Det andet af de to ”par” indeholder det apnøtiske center samt pnømotaxiske center, og dette område i den forlængede marv bruges under anstrengelse. Det apnøtiske center aktiveres af det overordnede åndedrætscenter under anstrengelse. Herefter for ud sager det apnøtiske center, at indåndingen gøres kraftigere og udåndingen svagere. Det pnømotaxiske center gør herimod det modsatte, det sørger nemlig for at stoppe den hurtige indånding, og bringe åndedrættet tilbage til normalt. Når vejrtrækningen igen er

                                                                        10
normaliseret, sendes impulserne igen fra overordnede åndingscenter til indåndingscenteret .

Åndedrættet sker automatisk, men det er også under viljens magt. Mennesket kan selv bestemme, om det vil holde vejret eller lave hurtige vejrtrækninger (hyperventilere). Herudover kan åndedrættet også påvirkes af følelser, som angst, overraskelse osv.

Måden selve indåndingen (inspirationen) sker på, er ved at lungernes rumfang øges

(illustration 1). Dette kan gøres på forskellige måder. Øgningen kan forekomme ved, at den største åndedrætsmuskel m. diaphragma fra at en halvkuppel vil flade ud, og samtidigt trækker den lungehinderne med sig ned, og derved forøges lungers rumfang. Dette medfører, at der opstår et

4

LSL s.227

5

MF s.214

6

LÅ s.35

7

AF s.266.

8

AB s.328.

9

DY s.66.

10

LÅ s.35.

Side 4

Den større skriftlige opgave i 3.G undertryk i mellem de to lungehinder, hvorefter det luftholdige rumfang i brystkassen (thorax) udvides. Luften suges ned i lungerne, idet der ved almindelig vejrtrækning ikke er nogen nævneværdig modstand i luftvejene. Diaphragma aktiveres til denne udfladning af n.phrenicus og medfører, at trykket i bugen øges, da rumfanget i bugen gøres mindre. Maven buler lidt ud grundet bug indholdet presses fremad, idet kun forsiden af bugen er blød, mens den bag til i ryggen er hård

                11
på grund af skelettet . Af samme grund strammes mavemusklerne lidt under hver indånding.

Derved bliver mavemusklerne en vigtig del af åndedrætsmusklerne. Under indåndingen trækkes

ribbenene lidt opad og på samme tidspunkt en smule udad, hvorved rumfanget i lungerne øges^{12}.

Det er ribbensmuskulaturen, som sidder imellem ribbenene, der hjælper med at trække ribbenene

opad og udad^{13}. Den yderste lungehinde trækkes med ud, da den er klæbet på ribbenene. Den

inderste lungehinde er klæbet sammen med den yderste lungehinde, via en tynd væskefilm og vil derfor følge med ud ad. Herved er lungerne blevet udvidet, og der opstår et undertryk i lungerne, ligesom det var tilfældet, når m. diaphragma fladede ud. Indåndingen foregår normalt som en kombination af begge måder, m. diaphrama er dog den langt vigtigste åndedrætsmuskel ved

                   14 , 15
almindelig vejrtrækning .

Som et kuriosum kan det nævnes, at hikke skyldes en krampeagtig tilstand i n.

phrenicus, der forsyner diaphragma. Nerven sender impulser til diaphragma med sekunders mellemrum, hvorefter diaphragma foretager en kraftig sammentrækning udfører et hik. Denne hikken kan fortsætte i årevis. Der findes to nerveforbindelser til diaphragma, der forsyner hver sin del af musklen. Når man hikker, er det altid kun den ene af de to nerver, som udsender de ukontrollerbare impulser. Man kan have en tilstrækkelig vejrtrækning i alle situationer, når kun den ene af de to nerver fungerer. Derfor kan al hikke standes ved, at man efter alle andre terapeutiske forsøg er udtømte, overskærer eller fryser den syge nerve. De mennesker der får blokade af begge phrenicus nerverne, får en meget besværet vejrtrækning, da det så er ribbensmuskulaturen, der foretager al vejrtrækning. Deres diagnose stilles ved at lægge dem ned, idet vejrtrækning vil være praktisk talt umulig for dem.

Når indåndingen er foretaget, stopper indåndingscenteret aktivitet, og udåndingscenteret aktiveres i 2-3 sekunder. Udåndingscenteret sender via, de samme nervebaner

11

MF s.194.

12

LSL s.226.

13

DY s.63.

14

LSL s.226.

15

MF s.214.

Side 5

Den større skriftlige opgave i 3.G

                                                                      16
som indåndingscenteret brugte, signaler til åndedrætsmusklerne om at de skal slappe af . Herved

afslappes diaphragma, og falder tilbage til sin udgangsposition som en halvkuppel op i brysthulen.

Det elastiske bindevæv i lungerne der blev trukket med ribbenene ud under indåndingen, vil også bevæge sig tilbage til sin udgangsposition. Begge disse faktorer medfører at lungerumfanget mindskes, og luften skubbes ud af lungerne. Udåndingen forløber normalt passivt. Under forceret eksspiration (udånding) aktiveres bugmuskelen, som herved skubber m. diaphragma højere op i

                                                                           17
brysthulen, samtidigt med at ribbenene trækkers længerne nedad end ved normal vejrtrækning .

Al den luft som en person kan have i lungerne + det døde rum, kaldes total lunge kapacitet

(TLK). Puster et menneske al den luft ud, det kan, vil man opdage, at der stadig er lidt luft tilbage i lungerne. Denne luft kaldes residual volumen (RV). Den luft man har pustet ud, kaldes vital

kapaciteten (VK). Ergo er TLK = VK + RV. VK måles med et spirometer, hvor flow´et vurderes,

f.eks. med det maksimale flow (peak flow), eller hvor meget luft der kan udåndes inden for et tidsinterval som eksempelvis 1 sekund. Dette kaldes forceret ekspriration volume i det første sekund, og det er netop FEV

1, som jeg sammen med VK-målingerne,har anvendt i nedenstående undersøgelse. Kvinder skal gerne have en VK-værdi, der ligger imellem 3 - 6 L., mens mænd gerne

                                          18
skal have en vitalkapacitet, der ligger mellem 4 - 7 L .

Egne undersøgelser

– undersøgelse af vitalt kapacitet over samt under vand

– hjertefrekvens over samt under vand.

Hypotese:

Det formodes, at så snart kroppen sænkes under vand, vil vitalkapaciteten samt den forceret ekspriration volume falde, grundet det tryk der udføres på lungerne af vandet. Det forventes, at der ikke sker nogen nedsættelse af hverken VK eller FEV

1, da kroppen har haft samme stilling under hele forsøget .Slutteligt formodes det, at hjertefrekvensen vil falde hos forsøgspersonerne ligesom hos de dykkende pattedyr.

16

LÅ s.34.

17

MF s.194.

18

AF s.269 - 270

Side 6

Den større skriftlige opgave i 3.G

Før forsøget:

For at forsøget skal være så pålideligt som muligt, er det vigtigt at sikre sig, at målingerne er korrekte. Derfor sættes der sportstape rundt om snorkeludmundingen, og uden over sportstapen sættes det plasticrør, der sidder i det hul, hvorfra måleren modtager udåndingsluften.

Grunden til denne foranstaltning er, at plasticrøret er for stort til snorkel udmundingen. Blev tapen ikke sat rundt om snorkel udmundingen, ville der måske slippe lidt luft ud, og derved ville der være eksspirationsluft, der ikke blev målt. Herudover skal forsøgspersonen også have en næseklemme på, så det modvirkes, at luft vil slippe ud via næsen. Der er bare det faktum, at når man forcerer udåndingen, vil al luft komme ud via munden og ikke via næsen, men i princippet skal forsøgspersonen have en næseklemme på.

Måleren:

Resultaterne fås ved at forsøgsperson puster ind i spirometret. Den ekspriraret luft sætter en propel rotation. Hver gang denne propel snurrer én gang rundt, svarer det til 15 milliliter udåndingsluft. Propellen passérer en lille infrarød stråle, der måler hvor mange gange, den passérer, og derved hvor meget luft der ekspireres. Herefter kommer resultaterne op på målerens skærm, og de noteres.

Hjertefrekvensen måltes med en ”Polar Sender” med elastisk strap rundt om brystet samt et specielt modtager ur rundt om håndleddet.

Forsøget:

Forsøget foregår på følgende måde:

1. Pulsen hos forsøgsperson noteres.

2. VK og FEV måles på land.

1

3. Herefter måles der med snorkel på land.

4. Resultaterne noteres, mens forsøgspersonen går i vandet.

5. Forsøgspersonen står på kanten i vandet ved siden af trappen, således at skulder og nedefter er under vand. Det eneste over vand er hals og hoved. Målingerne bliver taget med snorkel.

Side 7

Den større skriftlige opgave i 3.G

6. Forsøgspersonen rækker hånden med uret over vandet, så det kan aflæses på uret, hvad pulsen er.

7. Forsøgspersonen sænker hovedet under vand, så snorkelen lige præcis er oven vande. Det er vigtigt, at forsøgspersonen ikke bevæger kroppen fra skulderen og nedefter, men kun bøjer hovedet fremover, og sænker det og halsen under vand. Forsøgspersonen er nu helt under vand. Vejret trækkes 5-8 gange, hvorefter VK og FEV måles.

1

8. Herefter rækker forsøgspersonen hånden med uret over vandet igen, og pulsen noteres.

9. Resultaterne sættes i tabeller og bliver bearbejdet.

Grunden til at der først måles på land uden snorkel, og derefter på land med snorkel er, fordi det skal kunne udelukkes, at det er grundet snorklen, VK og FEV

1 nedsættes. Ved alle punkter måles der to gange for at sikre, at målingerne er reproducerbare. Er der en større forskel end 10-15 %, gentages målingerne. Der tages herefter et gennemsnit af målingerne.

Benyttede materialer:

Mundstykker til snorkel.

Mundstykke til måleren.

Sportstape.

Snorkel.

Næseklemme.

VK og FEV måler.

1

Rør til VK og FEV måler.

1

Pulsmåler.

Swimmingpool 24 – 25 grader celsius

Forsøgspersoner:

Til forsøget blev 3 piger og 4 drenge i alderen fra 15 til 20 år inkluderet. Alle var konkurrence svømmere.

Side 8

Den større skriftlige opgave i 3.G

Resultater:

Tabellen læses på følgende måde: Over tabellen står navnene på forsøgspersonerne. I venstre side står de fire situationer, hvor deres vitalkapacitet (VK) samt deres forceret eksprirations volume i det første sekund (FEV

1

) er målt. Det første tal der aflæses i boksene, er VK-målingen, tallet der er efter et semikolon, er FEV

1

-målingen. Eksempelvis er Sisses VK i ”normal på land” 3.3

L., og FEV -målingen er 2.9 L i første måling. Det er skrevet på følgende måde 3.3 ; 2.9. Se

1 vedlagte resultater på tabel 1.

Bearbejdning af resultater:

VK og FEV -målingerne

1

Resultaterne viser at, målingerne for ”normal på land” og ”snorkel på land” er næsten identiske. Kun i ét tilfælde sker det en stor nedsættelse i VK og FEV

1 på henholdsvis 0.5 L ; 0.5 L. I de andre ligger nedsættelsen på i gennemsnit 0.1 L for VK samt 0.2 L for FEV. Så snart

1 forsøgsperson hopper i vandet, falder VK i gennemsnit 0,18 L., og for FEV er tallet i gennemsnit

1

0,25 L. Gennemsnitstallene for denne måling er kun dækkende for 6 af forsøgspersonerne, da der er et tal, der skiller sig markant ud. Det er resultatet for Malle. Det er bemærkelsesværdigt at hun mister en hel liter ved bare at sænke kroppen under vandet, og herefter ikke mister lige så meget som de andre, når hun sænker hovedet under vand. Det mest signifikante fald for de andre sker, lige så snart hovedet sænkes under vandet. Alle på nær én oplever et fald i både VK samt FEV, faldene

1 svinger fra 0.8 L til 1.6 L for VK og fra 0.9 L til 1.2 L for FEV

1

. Gennemsnittet for de 6 der oplever et markant fald, ligger tabene på 1.05 L for VK og på 1.08 L for FEV

1.

Resultaterne er opdelt, så der i hver gruppe er målinger fra to forsøgspersoner. Grupperne er; Johan og Anders, Nicolai og Kasper samt Laura og Malle. En forsøgsperson er udenfor gruppering, og det er Sisse, da hendes målinger ikke passer til nogen af grupperne. Da hendes resulterer er næste ens i samtlige situationer, har jeg valgt ikke at medtage hende i de gennemsnitlige beregninger. Denne eksklusion er sket fordi hendes resultater så klart adskiller sig fra alle andre. Det er i videnskabelige undersøgelser acceptabelt at man kigger nærmere på reaktionsmønstre der skiller sig markant ud fra alle andre målinger. På grund af den korte tidsfrist til denne undersøgelse, er der ikke blevet fundet tid til, at gå ind og undersøge nærmere hvad årsagen til denne markante forskel kan være.

Side 9

Den større skriftlige opgave i 3.G

Johan og Anders: Deres kurver falder lidt, efter de er kommet i vandet, og har hovedet oven vande.

Herefter falder kurverne drastisk, når hovedet sænkes under vandoverfladen. Se figur 2.

Nicolai og Kasper: Deres kurver falder mere end Johan og Anders’, når de er kommet i vandet, men de falder ligeså drastisk som J & A’s, når hovedet sænkes. Se figur 3.

Laura og Malle: Deres kurver afspejles på to grafer, da de ellers ville være forvirrende. De to grafer ser ud til at være meget forskellige, men kigger man nærmere på dem, kan de godt sammenlignes.

Begge oplever et drastisk fald om end ikke på forskellige tidspunkter. Lauras fald kan skyldes

manglende øvelse i at svømme/puste med snorkel. Se figur 4.

Er der forskel i målingerne på land med og uden snorkel, skal der kompenseres for denne forskel i den fortsatte bearbejdning af resultaterne. I tabellen er der kompenseret for de resultater, der behøvede det. Dette burde dog ikke forekomme, da fraktionen er lig 0. Snorkelrøret er større end svælget, så derved kan det udelukkes, at det skulle være snorklens rør, der er skyld i udsvinget. Skulle der forekomme et udsving, må det derfor skyldes, at forsøgspersonen har sværere ved at puste helt ud med en snorkel i munden.

Pulsmålingerne

I tabellen kan det aflæses, at det procentmæssige udsving fra forsøgspersonen går fra land og ned i vand er forholdsvis lille. Det største fald er på 6 %, mens der hos en af forsøgspersonerne faktisk sker en stigning på 6%. Denne stigning burde ikke forekomme, men ligesom med det største fald på 6% er det et udsvinget, som kan skyldes måle unøjagtighed. Det spændende er resultaterne, efter forsøgspersonerne har sænket hovedet under vand, for her opfyldes hypotesen. Samtlige forsøgspersoner oplever et fald i hjertefrekvens, efter de har sænket hovedet under vand. Det største fald på næsten ¼ af pulsen på land mens de resterende fald ligger i mellem

5% - 14% i hjertefrekvensen. Se figur 5.

Fejlkilder:

En fejlkilde kan være, hvis der har været en utæthed i snorklens umunding, eller hvis måleren ikke er sat rigtigt på røret. Måleren skal så vidt muligt have den samme position i munden på forsøgsperson, hvilket svarer til at omkring halvdelen af pusterøret i munden. Er røret for langt inde i munden, kan dette føles irriterende, og er det ikke langt nok inde i munden, kan der sive luft ud i siderne. Begge to positioner er baggrund til fejlkilder. Der skal holdes pause i mellem pustene,

Side 10

Den større skriftlige opgave i 3.G så forsøgspersonen undgår bivirkninger som eksempelvis svimmelhed. I vandforsøgene er det vigtigt, at forsøgspersonen holder i kanten, så der ikke skal bruges kræfter på at holde sig oven vande. Derud over er det også af største vigtighed, at lungerne er det samme sted under begge vandforsøg, da vandtrykket på lungerne ellers ville være forskelligt. I nedenstående udregninger for vandtrykket er dybden, som lungerne befandt sig på blevet sat til 0,6 meter. De fleste vil normalt have lungerne på 0,4meter, men for at få større sikkerhed i resultaterne er tallet rundet lidt op. Det er også vigtigt, at forsøgspersonen sænker hele hovedet under vandet. Resultaterne vises på måleren

med to decimaler, og dette tal blev rundet ned/op til nærmeste 1 decimal. Eksempelvis blev 3.34 L.

rundet ned til 3.3 L. og 3.35 L blev rundet op til 3.4 L. Ved pulsmålingen kan fejlkilden være, hvis personen er nervøs, og derved har en højere puls end normalt.

Diskussion:

Så snart brystkassen sænkes under vand, bliver den udsat for et tryk. Det atmosfæriske tryk (p) bliver betegnet ved molekylernes samlede kraftpåvirkning på væggen (F), mens arealet af

den pågældende væg betegnes a. I alt fås; p = F/a. Omskrevet til SI-enhedssystemet bliver dette
1 Pa = 1 N/m^{2}, hvor Pa er trykket målt i pascal, F er trykket målt i Newton, og a er m^{2}. Én pascal er

                                           5
en meget lille trykenhed, så i stedet bruges; 1 bar = 10 Pa. Alt i alt er normaltrykket defineret

således; p = 101.325 Pa = 1,01325 bar = 1 atm. For hver ti meter nedsænkning stiger det

atmosfæriske tryk med 1 atm. På landoverfladen er trykket 1 atm, 10 meter under vandet er trykket

2 atm, på 20 meter er det 3 atm osv. Ergo øges vandmassernes tryk proportionalt med

dybdeenheden målt i meter^{19}^{,}^{20}.

Vandet er at betragte som ikke komprimerbart; dvs. at det ikke kan presses sammen. En bestemt mængde vand kan altså ikke forandre sit volumeindhold, selvom det udsættes for et meget stort tryk. Derimod udøver vandet selv et tryk på legemer, som nedsænkes i det. Trykket på det nedsænkede legeme vil øges ligefrem proportional med dybden. Trykket er det samme over hele det nedsænkede legemes overflade. Hvis legemet er kompakt (eks. en sten), vil den ikke mærke trykpåvirkningen, det samme er tilfældet, hvis legemet er fyldt med en ikke-komprimerbar væske som eksempelvis en flaske flydt med vand. Et gasfyldt legeme vil derimod påvirkes af trykket, hvis

19

GY s. 492

20

DY s.44

Side 11

Den større skriftlige opgave i 3.G dets vægge ikke er stærke nok til at modstå trykket. Hvis væggene ikke er stærke nok, vil de under

nedsænkning i så fald blive presset sammen, så volumen mindskes^{21}. Se figur 6.

Lungerne hører ind under den sidste form for legeme, hvilket vil sige, at luften inde i lungerne vil presses sammen og give en lavere vitalkapacitet. Vil man regne ud hvor mange liter, der er tale om

på en given dybde, skal Boyles lov benyttes. Boyles lov: P * V = K, hvor P er trykket, V er
volumen, og K er en konstant^{22}. Det er Boyles lov, der skal bruges til at se, om det er grundet

trykket, vitalkapaciteten falder.

Først beregnes det, hvor stort trykket er 0,6m under vand, da det er stedet, hvor lungerne befandt sig under hele forsøget. Dette gøres ved at bruge, at trykket stiger proportionalt med dybden, ergo er

trykket på en given dybde 1 atm (på overfladen) + 1 atm for hver 10 meter. Alt i alt medfører det, at
trykket på 0,6m under vand er = 1 atm + 0,6m/10 atm = 1,066 atm.

For at finde ud af hvor meget luft en forsøgsperson, med eksempelvis 4,6 liter luft på land

(gennemsnittet for forsøgspersonernes VK), mister ved at sænke lungerne 0,6 m. under vandet, fås

på følgende måde: P * V = K. Det kan herfra udledes, at de sammenhørende værdier for tryk og

volume giver samme tal (K), når de ganges med hinanden. Man kan derfor sætte lighedstegn

mellem dem: P * V = P * V, hvor P er trykket på overfladen, og P er trykket på den bestemte

1 1 2 2 1 2 dybde. Det samme er gældende for V

1 2 og V

, her bare med volumen. Udfra dette fås:

P * V = P * V 1 atm * 4,6 L = 1,066 atm * V V = 4,6 L * 1 atm / 1,066 atm =

1 1 2 2 2 2

4,32 liter. En person med en vitalkapacitet på 4,6 L. på land har ifølge teorien en vitalkapacitet på

4,32 liter 0,6 meter under vandets overflade. Dette svarer til et tab på: 4,6 L – X = 4,32 L
X = 4,6 L – 4,32 L = 0,28 liter i VK, eller næsten det samme som blev målt i forsøget, hvor

forsøgspersonen havde hovedet oven vande, her var tallet i gennemsnit 0,18 liter. Der er hermed langt op til det gennemsnit, der blev nået, straks efter forsøgspersonerne sænkede hovedet under vandet, gennemsnittet her var 1.05 liter fald i vitalkapaciteten. Dette fald skulle ifølge hypotesen ikke forekomme, og hypotesen om at der ikke ville være nogen forskel på, om personen havde hovedet over eller under vandet, holder ikke. Det ses, at VK nedsættes med 1.05 L og FEV med

1

1,08 L., det svarer til et gennemsnitligt procent fald på 18,2 % for VK og 26,1 % for FEV. Der

1 findes ikke nogen fysisk forklaring, da lungerne har haft samme position. Naturligvis kan lungerne have ændret sin position, så snart hovedet bøjes fremad, men slet ikke så meget som de fundne tal viser. Det kan tænkes, at denne forandring skyldes dykkerrefleksen.

21

DY s.43.

22

DY s.45

Side 12

Den større skriftlige opgave i 3.G

Dykkerrefleksen er beskrevet, som det forhold pattedyr der dykker oplever under dykningen. Her opserveres det, at blodcirkulationen under dykning kun kommer til at omfatte hjertet, lungerne og hjerne. Dette skyldes karsammentrækning, der bevirker, at blodet ikke kommer ud til den resterende del at kroppen herunder også de arbejdende muskler. Hjertefrekvensen

nedsættes betydeligt endda helt ned til 16 slag/min. Denne refleks menes udløst af Nervus Vagus.

Det kan derfor tænkes, at vandpåvirkning af hovedet (som det sker i forsøget), stimulerer til

             23
dykkerrefleksen . Når et menneske holder vejret under dykning, er det karakteristisk at; hjertet slår

langsommere (diving bradycardia), der er en lavere blod gennemstrømning i arme og ben samt en trinvis stigning i arterie trykket. Årsagen til bradycardia findes i øget aktivitet i det parasympatiske

                                             24
nervesystem (del af det ikke kontrollerbare nervesystem

                     25
) til sinusknuden på hjertet

. Jo mere n.

Vagus stimuleres, jo langsommere slår hjertet. Nervus Vagus stimuleres af det parasympatiske

nervesystem, og en øget aktivitet i dette system er det samme som øget stimulus i n. Vagus^{26}. Faldet

i blodgennemstrømningen i arme samt ben skyldes den karsammentrækning, der opstår ved øget aktivitet af de sympatiske nerver, der leverer impulser til arterierne i arme samt ben. Stimulation kommer fra det kolde vand, som hovedet sænkes i. Samme effekt kan opnås, hvis enten arme eller

ben stikkes i koldt vand^{27}. Dykkerrefleksen hjælper til at nogle mennesker undgår at lide

druknedøden. Bliver et menneske bevidstløs i vand, vil vejrtrækningen fortsætte. Dette medfører, at personen trækker vand ind i stedet for luft. Lige så snart at vandet når ind til slimhinderne i næse-svælg-rummet, vil dykkerrefleksen sørge for, at luftvejene krampagtigt vil lukke sig sammen, så vandet ikke kan komme ned i lungerne. Kommer der vand i lungerne, umuliggøres al vejrtrækning.

Ved konkurrencer i dykning uden udstyr udsætter dykkerne sig for en helbredsmæssig risiko. Da der er tale om en konkurrence, vil formålet for at deltage som regel være lysten til at vinde. Eksempelvis indeholder VM i fridykning en konkurrencedel, hvor det gælder om at holde vejret længst muligt (statisk neddykning). Når vejret holdes, vil der ske en ophobning i blodet af CO

2 2 på grund af, at CO hermed ikke kan transporteres ud af kroppen. Samtidigt vil nyt

CO ankomme i blodet, da mitochondrierne stadig laver ATP i respirationensprocessen, og derved

2

afgiver CO til blodet^{28}. Som før omtalt vil for meget CO i blodet resultere i højere udåndingstrang.

2 2

Udløses denne trang ikke vil CO

2 2 ophobningen fortsætte, og der vil opstå en CO

-forgiftning

23

RHS s.1014

24

LSL s.26

25

MDR s.29

26

HA s.548

27

MDR s.29.

28

SDH s.54

Side 13

Den større skriftlige opgave i 3.G

(Hyperkapni). Ved hyperkapni er vejrtræningen ikke tilstrækkelig. Kroppen kommer i iltmangel samtidigt med, at den større mængde syre der er i blodet, muligvis vil ophobe sig i kroppens celler

og derved ødelægge dem^{29}. Iltmanglen har den konsekvens for hjertet, at hjertes mitochondrier ikke

får nok ilt til, at holde hjertet i gang, og det vil slutteligt gå i krampe. Herved sker det, at hjertes

                                                      30
ventrikler ikke tømmes, hvilket medfører at blodcirkulation stoppes

. Iltmangel er det ”bedste” stimulus til denne form for hjertestop. En anden situation der er mindst ligeså farlig som hyperkapni, Hypoxi betyder iltmangel. Den typiske årsag til hypoxi hos dykkere er den store nedsættelse af iltens partialtryk, og dermed volumeprocenten i indåndingsluften når de er på en stor dybde. Under opstigningen forbruger dykkeren stadig ilt, samtidigt med at totaltrykket og dermed partialtrykket af O reduceres, jo tættere dykkeren når overfladen. Tæt ved overfladen er

2 partialtrykket af O faldet så meget, at det ikke kan bindes i blodets hæmoglobin, og det resulterer i

2

                                                                       31
at bevidstløshed indtræder. Denne situation omtaltes tit som shallow-water bevidstløshed .

Hypoxia forekommer i constant weight konkurrencedelen, da dykkeren i sin iver efter at nå dybt bevidst eller ubevidst vil undertrykke ilt trangen. En sidste farlig situation er hvis dykkeren får Hypokapni. Hypokapni er det eksakt modsatte af hyperkapni, for hvis en dykker har hypokapni, er dykkeren i CO underunderskud. Hypokapni ender med hypoxi, men modsat den forrige situation

2 undertrykkes ilt trangen ikke ved hypokapni. Hypokapni indtræder som regel på følgende måde :

Fridykkeren hyperventilerer før han springer i vandet, da han herved håber at øge O -indholdet i

2 blodet. Blodet er normalt mættet med 97% O

2 2

, og den mængde mere O der kan optages i blodet, er derfor helt nede på 3% O

2.

Gevinsten ved hyperventilation er derfor også forsvindende lille.

Derimod er der en direkte fare ved at hyperventilere. Som følge af den øgede udåndingsfrekvens vil CO blive udskilt i en øget mængde. Dykkeren hopper nu i vandet, og mindre CO i blodet

2 2 medfører som tidligere nævnt, at vejrtrækningstrangen nedsættes. Da ilten stadig forbruges, kan

                                                      32
iltmangel blive resultatet under uddykningen når totaltrykket falder . Hyperkapni samt hypokapni

hører begge ind under partialtrykskader mens hypoxi ikke kan puttes i en bestemt skadesboks. Til de mere smertefulde farer, der dog med undtagelse af lungesqueeze, ikke er direkte livstruende, er de såkaldte differenstrykskader. Differenstrykskader kan opstå i de aflukkede hulrum, der er i eksempelvis mellemøret, bihulerne, tænderne samt lungerne. Fællesnævneren for de fire steder er at de grundet deres faste vægge, ikke er i stand til at ændre rumfanget neddykningen.

29

LÅ s.27

30

LÅ s.39

31

JJ s.24

32

DY s.67

Side 14

Den større skriftlige opgave i 3.G

Øresqueeze opstår under neddykning, hvor trykket på trommehindens yderside stiger. På indersiden af trommehinden er trykket næsten det samme som på land, og herved opstår der et overtryk på trommehindens yderside, og bliver dette ikke udlignet, kan trommehinden sprænges. Denne form for øresqueeze kendes under udtrykket indadrettet øresqueeze, hvilket er den mest hyppige form for øresqueeze. Sprænges trommehinden medfører det at vandet vil sive ind i mellemøret, hvorved ligevægtsorganet i buegangene påvirkes. Indadrettet øresqueeze mærkes ved et trykkende ubehag på øret. Den farligste differenstrykskade er lungesquezze, som kun rammer snorkeldykkere.

Lungesquezze må ikke forveksles med lungespringning/alveolespringning, som skyldes, at

apparatdykkeren bruger komprimeret luft, og årsagen til sprængningen er her overtryk i lungerne.

Ved neddykning kan lungerne tåle at blive klemt sammen, så kun residualvolumen (se s.3) er tilbage i lungerne. Dykker personen længere ned end dybden, hvor kun residualvolumen er tilbage, vil der opstå et undertryk i lungerne, da de ikke kan presses mere sammen. Undertrykket i lungerne medfører, at blodet vil presses ind i lungerne, da trykket her er mindre end i blodbanen. Under presningen vil blodkar samt alveolernes cellevægge blive ødelagt. Blodet i lungerne plus de

                                 33
ødelagte alveoler forhindrer vejrtrækning .

Ved konkurrencen skal der være en person, der holder øje med dykkeren, samt tager tid på dykket. For hvert 15 sekunder der går, skal dykkeren på tegn fra opsynspersonen lave et på forhånd aftalt tegn, så det herved sikres, at dykkeren er ved fuld bevidsthed. Laves tegnet ikke, kan det skyldes, at dykkeren har fået CO

2

-forgiftningen. Dykket stoppes straks, og resultatet underkendes. Qua 15 sekunders regelen er chancerne for, at dykkeren skal tabe bevidstheden minimeret, og derved for at dykkeren skulle lide overlast. En anden konkurrencedel går ud på at dykke så langt ned som muligt, og komme op igen uden nogen form for hjælpemidler udover maske, dragt samt finner. Et bly bælte må dog også benyttes, men dykker man ned med det, skal det også op med det igen. Denne konkurrencedel hedder constant weight, og er så klart den mest risiko fyldte. Neddykningen sker ved, at dykkeren dykker ned tæt op ad et tov, hvorfra det kan aflæses, hvor langt dykkeren er nået ned. Langs via tovet er apparatdykkere, personer der dykker med flaske, placeret så hvis der skulle ske et uheld, er de klar til at komme til undsætning [34].

I begge former for fridykning er selve faren for dødsulykker mindre i konkurrencedelen end i optræningsfasen. I optræningsfasen kan det hænde, at fridykkeren ikke lige kan få fat i en overvågningsperson, og derved burde han ikke træne, men lysten til at træne får ham

33

SD s.46 – 53 samt

34 www.FREEDIVE.dk

Side 15

Den større skriftlige opgave i 3.G til at lave dykket alligevel. I træningen vil personen givet forsøge at presse sin krop så meget som muligt, og herved kan han komme til at overhøre kroppens faresignaler. Hvis uheldet er ude under træning, og der ingen overvågningsperson er, kan det få alvorlige konsekvenser for dykkeren. Der kan selvfølgelig argumenters for, at han bare kan lave den statiske træning på land, men derved udsættes lungerne ikke for det samme tryk som under vand, og den statiske træning vil derfor givet foregå i vand. Ved konkurrence er det typisk mest squezze skader, der opstår, som følge af at fridykkeren ikke tager sig tid til at udligne trykket, da det vil medfører, at han har mindre tid til at komme så dybt som muligt. Det må dog fastslås, at squezze skader kan ske når som helst hvor der dykkers dybt. En anden faktor der er bemærkelsesværdig, er den, at hjernen er utroligt følsom for udsving i ilt tilførelsen til den. Er hjernen uden ilt i blot 4 minutter, kan der ske uoprettelige skader på den. Hvis gennemsnittet på tiderne fra den statiske konkurrence ved VM i fridykning på Ibiza

2001 udregnes, bliver resultatet det, at dykkerne her holdt vejret i gennemsnit 5,30 minutter. Blandt dykkerne var en italiener der holdet vejret i hele 6,38 minutter. Der er både for gennemsnittet og for italieneren langt ned til de 4 minutter, hvor hjernen kan tage skade af at være uden ilt. Fridykning må derfor anses som en særdeles farlig sport, hvor der findes mange muligheder for at komme galt af sted. Ud fra forsøgene kan konkluders, at Nervus Vagus ikke blot nedsætter hjertefrekvensen, men også påvirker lungefunktionen og hermed vitalkapaciteten. At der sker noget med respiration,

når kroppen/hovedet udsættes for vand, kender vi alle, eksempelvis når man stiller sig ind under en

kold bruser. Jeg har forgæves forsøgt at finde litteratur, der påviser, at dykkerrefleksen influerer på lungefunktionen hos mennesker. Hverken forsøgsoptegnelser eller resultater har kunnet findes, selvom der har været en intensiv jagt efter dem. Jeg har blandt andet spurgt overlægen i Søværnet

(Bent Jessen), som blandt andet passer flådens dykkertanke, spurgt fysiologer på Københavns Universitet (e.g. prof. Bodil Johansen), samt idrætsmedicineren (e.g. prof. Thorsten Ingemann- Hansen) om de havde kendskab til at dykkerrefleksen kunne påvirke lungefunktionen. Ingen havde kendskab til dette. Det er grundet den uvidenhed på dette område at jeg finder forsøget utroligt interessant. Det kunne havde været spændende, om det var muligt at måle en svømmeres VK samt FEV lige efter de har sænket hovedet og er påbegyndt svømningen. Herudover ville det også være

1, interessant, at undersøge om virkningen af dykkerrefleksen varer, end til hovedet tages op af vandet, eller om den langsomt vil aftage, som det var tilfældet med vandet i næse-svælg-rummet.

Side 16

Den større skriftlige opgave i 3.G

Litteraturliste:

- Anatomi og fysiologi (AF), Lars Voldum , Nyt Nordisk Forlag Arnold Busk, 2000

- Anatomisk Billedordbog (AB), Heinz Feneis, Munksgaard, 1995.

- Biokemi og Molekylærbiologi (BM), Jens Bremer, Nucleus, 1989.

- Diving Medicine (RHS), Richard H. Strauss, American Review of Respiratory Disease,

Volume 119, 1979.

- Dumont’s Bildatlas (DB), Susanne Bonn, DuMont Buchcerlag Köln, 2001.

- Dykking (DY), Jan Sundlöf – Hans Röckert, Teknologisk Forlag Oslo, 1975.

- Familiens store lægeleksikon nr.9 katt-køre (FSL), Jerk W. Langer, Bonniers Bøger A/S, 1991.
- Gyldendals Tobinds Leksikon L-Å (GY), Nordisk Forlag A/S, 1982.

- Human Anatomy (HA), Roger C. Crafts, Ronald, 1966

- Kroppens opbygning og funktion (KOF), Kjeld Bruun-Jensen, Forlaget Pons, 1990.

- Livet skal leves revideret udgave (LSL), Preben Lund Mathiasen m.fl., Nucleus, 1990.

- Lungerne og Åndedrætssystemet (LÅ), Steve Parker, Forlaget Flachs, 1996.

- Mechanism of the Human Diving Response (MDR) udgivet i Integr Physiol Behav Sci 1994 Jan - Mar, Gooden BA.

- Menneskets fysiologi (MF), Bente Schibye m.fl., Foreningen af Danske Lægestuderendes Forlag,

1992.

- Scuba Diving (JJ), Jack Jackson, New Holland Publishers Ltd, 2000

- Snorkel dykker håndbog (SD), Dansk Sportsdykker Forbund, 1995.

- Internet: www.freedive.dk