息は、なぜ1分も止めていられないの？
― 苦しさをつくっているのは、酸素ではありません

息を止めていると、だんだん胸が苦しくなって、最後は我慢できなくなります。多くの人は「酸素が足りなくなったからだ」と思っています。ところが、そのとき体の中の酸素は、まだ8割以上残っています。苦しさの正体は、出ていけずにたまった二酸化炭素のほうです。そしてこの勘違いは、水の中では命に関わります。

体が見張っているのは、たった2つです

つまり苦しさは、燃料切れの警告ではなく、ごみがあふれた警告です。この2つを順番に見ていきます。

酸素は、1分ではほとんど減りません

大人の体には、肺の中の空気や血液にとけた分をあわせて、1リットル以上の酸素がたくわえられているとされています。いっぽう、静かに座っているときに体が使う酸素は、1分あたり0.25リットルほどです。

単純に割り算すれば、数分ぶんの余裕があることになります。実際、1分息を止めても、たくわえの8割以上はまだ残っています。それなのに私たちは、1分ももちません。

この時間の変化を図1にまとめました。減っていく線と、上がっていく線を見くらべてください。

二酸化炭素は、血液を少しだけ酸っぱくします

体は、食べたものを燃やしてエネルギーを取り出しています。そのときに必ず出てくるのが二酸化炭素です。息を止めているあいだも、この生産は止まりません。

たまった二酸化炭素は、血液の水にとけて炭酸になります。炭酸は弱い酸なので、血液はほんの少しだけ酸性に傾きます。脳の底にある見張り役の細胞は、この傾きをとても敏感に感じ取ります。

そして「早く吐き出せ」という命令を出します。胸がざわつく感じや、のどが勝手に動く感じは、その命令そのものです。呼吸のリズムをふだん決めているのも、酸素の量ではなく、この二酸化炭素の濃さのほうだとされています。

この勘違いが、水の中では危険になります

ここからが、いちばん大事な話です。息を止める前に、わざと何度も深く速く呼吸をする人がいます。長く潜れるようになる、という言い伝えがあるからです。

たしかに、長く止めていられるようにはなります。ただしそれは、酸素が増えたからではありません。深く速い呼吸で追い出されるのは二酸化炭素のほうで、酸素のたくわえはほとんど増えないのです。

結果として、苦しさを知らせる警報だけが鳴らなくなります。図2のように、二酸化炭素が限界に届く前に、酸素のほうが先に足りなくなります。そして人は、苦しさを感じないまま、水の中で意識を失うことがあります。

じゃあ、どうすればいいの？

まとめ

息を止めたときの苦しさは、酸素が尽きた合図ではありません。出ていけなくなった二酸化炭素が血液を少しだけ酸性に傾け、脳がそれを感じ取って鳴らしている警報です。だから、警報のほうを先に消してしまうことができてしまいます。消えた警報は、危険がなくなったことを意味しません。

苦しさは、酸素切れの合図ではありません。
二酸化炭素という「ごみ」が、あふれた合図です。

体の中の気体をめぐる話としては、クジラは1時間も潜れるのに、人はなぜゆっくりしか浮上できないの？や、高山病は、なぜ標高を上げただけで起きるの？もあわせて読むと、呼吸というしくみの全体像が見えてきます。

※本記事は一般向けの科学解説です。掲載した数値は、しくみを理解するための目安・概算です。水辺での事故防止や救助の方法については、消防・自治体・監視員等の指示に従ってください。体調に不安のある方は、本記事の観察を行わないでください。