В 1670 г. английский естествоиспытатель Бойль в опытах над животными установил, что при внезапном понижении давления в крови и ткани образуются пузырьки газа. Позднее немецкими и голландскими учеными по этой проблеме был собран новый материал, а в 1878 г. французский физиолог Берт опубликовал обширную работу о влиянии давления на организм, заложив основу объяснения кессонной болезни.
Под водной поверхностью подаваемый водолазу воздух находится при повышенном давлении, что приводит к повышению парциального (частичного) давления его составных частей, т. е. кислорода и азота. Кислород и азот растворяются в крови и тканях тела в зависимости от их парциального давления. В то время как растворенный в крови кислород нужен для дыхания, инертный азот не вступает в организме ни в какую химическую реакцию. Он переносится кровью в ткань тела, которая — в зависимости от глубины погружения и времени пребывания под водой — усваивает различное количество азота. При подъеме водолаза окружающее давление снижается, снижается также и парциальное давление азота в воздухе, подаваемом для дыхания. Азот перемещается из тканей в кровь, а оттуда в легкие. Ткань тела перенасыщается азотом. Если снижение давления происходит достаточно медленно, то азот постепенно улетучивается. Однако при быстром подъеме он выходит из перенасыщенных тканей, образуя пузырьки воздуха, подобно тому, как углекислый газ выделяется при быстром открывании бутылки с сельтерской водой. Пузырьки азота в тканях закупоривают кровеносные сосуды, нарушается обеспечение кислородом.
Шлемовидное водолазное снаряжение нашло применение в океанографии. Первым ученым, который воспользовался скафандром, был французский зоолог Мильн-Эдвардс, участвовавший в экспедиции французской Академии наук в водах около Сицилии (1844).
Антон Дорн, основатель зоологической станции в Неаполе, в 1878 г. также хотел подчинить «новейшие успехи водолазного дела целям зоологической станции». Как он полагал, водолазы «наиболее способны исследовать те части морского дна, которые остаются недоступными для донных тралов и драг». В Кильской гавани в Балтийском море он предпринял первое погружение с научными целями.
В конце ХIХ столетия сообщалось о научных исследованиях с помощью водолазов и в других районах. Особенно благоприятным для подводных исследований был район Средиземного моря с высокими температурами воды и хорошими условиями видимости.
Погружения под воду все чаще использовались и в морской биологии, так как непосредственные наблюдения в естественных условиях имели особое значение. Существовавшие ранее методы исследования были очень несовершенны. Так, например, датский зоолог Блевгад, который погружался в скафандре у побережья Дании, писал: «Морской исследователь с помощью драги получает такой же подлинный образчик морского дна, какой получил бы воздухоплаватель, который захотел бы оценить живой мир Земли после лова неводом в тумане над городом — он мог бы поймать полицейского, камни и детскую коляску».
