Människans dykförmåga
Till skillnad från andra apor är vi människor mycket DUK T I GA DYK ARE . Här skriver forskaren Erika Schagatay om kroppens speciella anpassningar som hjälper oss att vara under vattnet.
Dykresponsen startar redan när vi håller andan och förstärks om ansiktet kyls. Det behöver alltså inte uppstå någon syrebrist.
För 40 år sedan lyckades den första människan dyka ner till 100 meters djup på ett enda andetag. Det var fransmannen Jacques Mayol, som har porträt�terats i filmen Det stora blå. I dag är motsvarande rekord inom den extrema formen No limit hela 214 meter.
Fridykning, som även kallas apnea, är numera en populär tävlingssport. Den delas upp i sex olika grenar (se grafik). En är att simma längst sträcka horisontellt under vattnet i bassäng, en annan att hålla andan så lång tid som möjligt i vila. Rekorden är på 300 meter respektive 11 minuter och 35 sekunder – och utökas hela tiden. För bara några år sedan ansågs dessa prestationer vara fysiologiskt omöjliga.
Samtidigt som sporten apnea växer internationellt, fortsätter Ama-dykarna i Japan och vattenfolket i Indonesien att göra det som de alltid har gjort – hålla andan och hämta sin mat ur havet. De gör korta dyk med ännu kortare andningspauser emellan och kan tillbringa 60 procent av arbetsdagen under ytan utan att andas, sammanlagt upp till fem timmar. Det är nog världsrekord för människan.hur kommer det sig att ett landdjur som människan kan dyka så bra?
Många däggdjur har genom evolutionen återvänt till havet för att utnyttja de rika tillgångarna på föda som finns där. Eftersom däggdjur andas luft krävs en rad olika anpassningar för att kunna arbeta under vattnet. Vi andas för att tillföra kroppen syre och för att den koldioxid som bildas vid ämnesomsättningen måste vädras ut. Syret används för att producera ATP, det kemiska bränsle som normalt används för att driva kroppens funktioner. Utan det dör vi.
Vissa organ, till exempel huden, kan dock klara sig en stund utan syre, medan hjärnan och hjärtat behöver konstant syretillförsel.
För att maximera tiden vi kan fridyka måste kroppen spara på syret och se till att hjärnan inte drabbas av syrebrist, för då skulle vi svimma och riskera att drunkna. Det sker genom att blodflödet koncentreras till de mest syrekrävande delarna av kroppen, framför allt hjärnan och hjärtat, och stryps till de delar som tål låga syrenivåer, till exempel huden och vilande muskler. Då räcker syret längre.
När cirkulationen minskar kan också pulsen sänkas, vilket i sin tur minskar hjärtats syreförbrukning. Dessa samverkande reflexer kallas för dykresponsen och upptäcktes på 1940-talet hos olika dykande däggdjur, exempelvis sälar. På senare tid har det visat sig att responsen i någon mån finns hos alla djur som har undersökts när de drabbas av syrebrist. Men pulsminskningen är starkare hos djur som kan dyka. Hos ett landdjur minskar pulsen med 20–30 procent, medan vissa sälar har en pulsminskning på upp till 90 procent. En tränad mänsklig dykare kan sänka sin puls med ungefär 50 procent.
Om man jämför oss människor med den stora mängden däggdjursarter som helt eller delvis har vänt tillbaka till ett vattenliv efter en tid av utveckling på land, passar vi bra in i gruppen grunda dykare (se infografik på sidan 39). Vår dykrespons och dykförmåga kan jämföras med exempelvis havsuttern, som oftast dyker till max 30 meter, även om vissa individer kan ta sig ner till 100 meters djup i enstaka dyk.
En större del av de dykande däggdjuren är just måttliga eller grunda dykare. Sedan finns det extrema djupdykare, med en betydligt mer effektiv dykrespons. Weddellsälen och kaskelotvalen kan till exempel stanna under vattnet i mer än en timme och dyka djupare än 1 000 meter.
En del av vår forskning har varit inriktad på att bättre förstå hur dykresponsen aktiveras och vilka effekter den får. Responsen startar redan när vi håller andan och förstärks om ansiktet kyls, till exempel genom att vi doppar det i vatten. Det behöver alltså inte uppstå någon syrebrist för att responsen ska starta.
Men för att dyka ner till 100 meters djup, hålla andan i mer än 10 minuter eller simma 300 meter under vattnet – som vi människor kan göra – krävs mer än att kunna snåla på syret. Det är också viktigt att kunna lagra så mycket syre som möjligt i kroppen inför dykningen.
Syre lagras i lungorna – men också bundet i blodets hemoglobin och till viss del i musklernas syrebindande motsvarighet myoglobin. En genomsnittlig person har drygt två liter syre lagrat i kroppen, varav ungefär hälften i blodet. Av denna mängd kan hälften användas innan hjärnan får för lite syre och personen svimmar, det vill säga ungefär en liter. Om ämnesomsätt-
ningen kräver 300 milliliter syre per minut går det alltså att hålla andan i cirka tre och en halv minut. Vi börjar dock andas i god tid innan syret är slut, vilket beror på att känslan av andnöd inte styrs av syrenivån, utan av den stigande koldioxidnivån i blodet. Det fungerar som en viktig säkerhetsåtgärd.
Dykresponsen går att förbättra med hjälp av träning. Hos en person som har bra dykrespons och som är väldigt avslappnad, kan ämnesomsättningen minska till cirka 200 milliliter syre per minut. Då räcker syret i fem minuter. Men fem minuter under vattnet är ändå inte tillräckligt för en tävlingsdykare som vill slå världsrekord. Så hur når man dit? Går det att öka förmågan att lagra syre i kroppen? En av framgångsfaktorerna tycks vara träning. För att förstå hur det fungerar kan vi jämföra en vanlig person med en tränad dykare.
Stora lungor är en fördel vid dykning, och tävlingsdykare har enligt våra studier i medeltal cirka två liter större lungor än andra människor. Vi har också funnit att lungornas volym spelar en viktig roll vid tävlingar. Fridykare med stora lungor vinner ofta över dem med mindre lungor.
Nästa fråga vi ställde oss var om lungvolymen är given och personer med stora lungor gärna ägnar sig åt dykning, eller om dykarna har lyckats träna upp sin lungvolym och på så vis blivit ännu bättre på att dyka. Det visade sig att lungvolymen kan tränas upp påtagligt med en speciell träningsmetod som används av fridykare. Efter tre månader av 20 minuters daglig träning hade en grupp frivilliga försökspersoner ökat sin lungvolym med en halv liter genom att använda samma metod.
En annan sak som krävs hos en framgångsrik dykare är effektiv kontroll av andningen, både för att kunna hålla andan och för att kunna tryckutjämna öron och bihålor när luften trycks samman av vattentrycket. När luften i mellanörat komprimeras av vattentrycket, måste dykaren aktivt trycka in mer luft från lungorna bakom trumhinnan, ungefär på samma sätt som när man landar med ett flygplan. Detta går bra så länge det finns gott om luft i lungorna. Men vad händer när även lungorna har blivit så komprimerade att de känns tomma? Jo innan det händer måste dykaren fylla munnen med luft och sedan hålla svaljet stängt, för att skapa ett förråd av luft som kan användas till tryckutjämning av öronen på djupet. Det kallas mouthfill och används för att kunna fortsätta dyka nedåt, trots att lungorna har nått sin minsta volym.
Andningen är även viktig både inför och efter ett maximalt dyk. Före dyket använder tävlingsdykare en sorts avslappnande yoga-andning, som får ämnesomsättningen och pulsen att minska. Vissa dykare överfyller också lungorna med luft via så kallad lungpackning, då luft pumpas in i lungorna med munnen. Direkt efter dyket tas några snabba andetag där utandningen görs mot ett motstånd, så kallad hook breathing, för att snabba på återhämtningen och undvika syrebrist i hjärnan. På det sättet höjs trycket i lungorna en aning vid utandningen. I en ny studie har vi visat att det ökar syresättningen.
Nästa steg i forskningen är att förstå vad som avgör gränsen för djupet. Ett problem när djuprekorden ökar är att vissa djupdykare får nedsatt lungfunktion då de kommer upp. De flesta dykare drabbas dock inte, och vi försöker förstå när och var problemen uppstår, och se till att dykare som har skadat sig inte fortsätter att tävla. Tävlingsreglerna i den internationella fridykningsorganisationen AIDA ändrades 2015 baserat på vår forskning: Nu undersöker man lungfunktionen hos alla dykare innan de får fortsätta tävla.
Den höga förmågan att lagra syre syns även i blodet hos tävlingsdykare. Dykare har vid en jämförelse visat sig ha fler röda blodkroppar och högre halt av hemoglobin (Hb) som kan lagra syre än både otränade personer och idrottare som ägnar sig åt andra sporter. Det är allmänt känt att om man vistas på hög höjd så ökar mängden röda blodkroppar i blodet och därmed också Hb. Vi har därför studerat om den sy-