Per comprendere gli effetti fisiologici indotti al nostro organismo dall’aria, o da altre miscele respiratorie, utilizzate durante un’immersione, bisogna conoscere il funzionamento del sistema respiratorio e quello cardiocircolatorio. Entrambi, lavorando in perfetta sinergia, garantiscono la produzione d’energia, fornendo ai nostri tessuti un rifornimento continuo d’ossigeno, necessario al processo biochimico del metabolismo cellulare. Inoltre provvedono all’eliminazione dell’anidride carbonica, il prodotto di scarto.
Nei normali atti respiratori è la dilatazione della gabbia toracica a far sì che la pressione all’interno dei nostri polmoni si equilibri a quell’esterna.
Al contrario di quanto si possa pensare, lo stimolo alla respirazione non è indotto dalla carenza d’ossigeno, ma dalla sovrabbondanza d’anidride carbonica nel sangue. Sono i centri del riflesso respiratorio a ricevere il messaggio, e dare l’impulso all’atto respiratorio.
L’aria entra dal naso o dalla bocca e, oltrepassando l’epiglottide, che funge da valvola separatrice, tra l’esofago e la trachea, per scongiurare la possibile inalazione di liquidi o cibo, scende attraverso la trachea per arrivare ai bronchi, che a loro volta si ramificano in passaggi d’aria sempre più piccoli: i bronchioli. Questi terminano nei circa 300 milioni d’alveoli, che costituiscono il tessuto dei nostri polmoni, conferendogli l’aspetto di una spugna porosa.
E’ in queste piccole sacche d’aria, altamente vascolarizzate dai capillari polmonari, che, attraverso membrane sottilissime, permeabili ai gas, avvengono gli scambi d’ossigeno e anidride carbonica tra il sangue e gli alveoli stessi. Il principio per cui avvengono è quello del gradiente pressorio: un gas tende a diffondersi da un tessuto in cui è presente ad una determinata pressione verso uno in cui è contenuto ad una pressione inferiore. Quindi, l’aria appena inspirata, contenuta negli alveoli, arricchirà d’ossigeno il sangue giunto ai capillari dall’arteria polmonare, e cederà, invece, l’anidride carbonica di cui è carico, che sarà espulsa nella fase espiratoria.
E’proprio tramite il sangue che avvengono i processi di scambio d’ossigeno e anidride carbonica. Nel nostro organismo è contenuto in una quantità di circa 5-6 litri. E’ costituito dal 50% dal plasma, dal 45% dai globuli rossi, dal 5% dai globuli bianchi, più una piccolissima percentuale di piastrine. Il plasma, sostanza liquida giallognola, serve anche per il trasporto d’altri elementi e di sostanze come sali, proteine, grassi, zuccheri e una parte di gas che si discioglie in esso. I globuli rossi trasportano buona parte dell’ossigeno grazie all’emoglobina: una proteina che si lega facilmente all’ossigeno per il suo elevato contenuto di ferro.
Dopo essersi ossigenato nei polmoni, quando il sangue raggiunge i nostri tessuti, dove i processi metabolici hanno fatto ridurre il gradiente pressorio dell’ossigeno, questo sarà rilasciato dall’emoglobina. Viceversa i tessuti cederanno al sangue l’anidride carbonica per essere eliminata. Una parte di questa si lega all’emoglobina, l’altra, trasformata in bicarbonato, è veicolata dal plasma.
La circolazione del sangue è assicurata dal cuore, detto anche miocardio, che è un muscolo cavo di forma e grandezza simile al pugno chiuso di una persona. Contraendosi spontaneamente e ritmicamente, provvede al pompaggio in due circuiti: la piccola circolazione o circolo polmonare, e la grande circolazione o circolo sistemico. E’ diviso verticalmente in cuore venoso a destra e cuore arterioso, che contiene il sangue ossigenato, a sinistra. A loro volta, le due sezioni sono suddivise in atri in alto, e ventricoli in basso.
Il ciclo di lavoro completo che compie il cuore, la rivoluzione cardiaca, avviene in due fasi distinte: la fase di contrazione, detta sistole, e la fase di rilascio, o di riposo, detta diastole. Il ritmo con cui il sangue è pompato prende il nome di frequenza cardiaca, che normalmente è di circa 70-75 battiti al minuto.
Dall’atrio sinistro, il sangue ossigenato passa al ventricolo sinistro il quale provvede a pomparlo nel grande
circolo attraverso l’aorta. Suddivisa in arterie carotidee, che ossigenano il cervello, e arterie che si ramificano nella periferia del nostro organismo, riducendosi di diametro in arteriole, fino ad arrivare ai capillari che vascolarizzano i tessuti. Qui, le loro pareti sottili e permeabili permettono gli scambi gassosi tra il sangue e i tessuti stessi. I capillari quindi si ricongiungono nel sistema venoso, che confluendo nelle vene cave riportano il sangue povero d’ossigeno, e carico d’anidride carbonica, nell’atrio destro del cuore. Da qui passa al ventricolo destro, che baderà a pomparlo nel piccolo circolo, verso il sistema respiratorio, attraverso l’arteria polmonare.
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