Высота над уровнем моря оказывает существенное влияние на функционирование человеческого организма. Это связано с изменением атмосферного давления, содержания кислорода и других факторов окружающей среды, которые становятся особенно заметными по мере увеличения высоты. В условиях низкого давления и разреженного воздуха организму приходится перестраивать многие процессы, чтобы обеспечить жизнедеятельность в новых условиях. Эта адаптация может сопровождаться как положительными изменениями (например, увеличением выносливости), так и опасными осложнениями. Рассмотрим подробнее, как меняется физиология человека на различных высотах, что происходит на клеточном уровне и каковы последствия длительного пребывания в горах.
Атмосферное давление и кислород
Причиной большинства изменений, происходящих с организмом на большой высоте, становится уменьшение атмосферного давления. С уменьшением давления снижается количество кислорода, доступного для дыхания. Это явление называется гипоксией — состоянием, при котором ткани испытывают недостаток кислорода для нормального метаболизма.
Уже на высоте 1500–2000 метров над уровнем моря люди могут ощущать незначительную одышку при физической нагрузке. При дальнейшем увеличении высоты проявления гипоксии становятся заметнее. Согласно физиологическим законам, парциальное давление кислорода в воздухе на уровне моря составляет примерно 160 мм рт. ст., но по мере подъема оно уменьшается, что показано в таблице ниже.
| Высота (м) | Атмосферное давление (мм рт. ст.) | Частичная концентрация O₂ (мм рт. ст.) |
|---|---|---|
| 0 | 760 | 160 |
| 2000 | 593 | 127 |
| 4000 | 462 | 99 |
| 6000 | 349 | 70 |
| 8848 (Эверест) | 253 | 52 |
Таким образом, подъем даже на сравнительно небольшие высоты требует от организма перестройки работы для поддержания необходимого уровня оксигенации тканей.
Физиологические изменения при подъеме в горы
В ответ на снижение кислорода основная задача организма — компенсация недостатка для жизненно важных структур. Первой реакцией становится учащение дыхания: человек начинает дышать чаще и глубже, чтобы компенсировать уменьшение кислорода во вдыхаемом воздухе. Одновременно учащается пульс, усиливается выброс крови сердцем за один удар.
Если пребывание на высоте продолжается, активируются дополнительные механизмы адаптации. Повышается количество эритроцитов (красных кровяных телец), что способствует увеличению объема переносимого кислорода. Примерно через 1-2 недели уровень гемоглобина и гематокрит могут значительно возрасти, позволяя переносить кислород эффективнее.
Недостаточная или слишком быстрая акклиматизация может привести к различным формам горной болезни. Именно поэтому особое внимание уделяется постепенному подъему и планомерному увеличению высоты при альпинизме и треккинге в горах.
Краткосрочные и долгосрочные эффекты
Организм реагирует на изменение окружающих условий как моментально, так и в ходе длительного пребывания на высоте. Краткосрочные эффекты развиваются сразу после подъема и, как правило, включают:
- Головную боль
- Слабость и утомляемость
- Тошноту
- Сонливость или, наоборот, нарушения сна
- Учащенное сердцебиение
Через несколько дней, если не происходит роста высоты и организм успевает адаптироваться, симптомы ослабевают. Однако есть и долгосрочные эффекты, которые проявляются при многонедельном и многомесячном проживании (или у коренных жителей высокогорья):
- Устойчивое повышение уровня эритроцитов и гемоглобина
- Усиление выводимых из организма панкреатических ферментов и гормонов
- Гипертрофия сердечной мышцы
- Развитие характерного телосложения и физиологических особенностей (например, у жителей Тибета или Анд)
Таким образом, кратковременное пребывание требует быстрой акклиматизации, тогда как постоянное проживание формирует стойкие адаптационные качества.
Влияние на основные органы и системы
Гипоксия и другие факторы высоты особо влияют на органы и системы человека. Основное влияние оказывается на следующие системы:
- Дыхательная система: Учащение дыхательных движений, изменение состава газов в крови, иногда развитие отека легких при резком подъеме.
- Сердечно-сосудистая система: Повышается частота сердечных сокращений, могут возникать перебои в ритме, в тяжелых случаях — высотный отек головного мозга или сердца.
- Кроветворная система: Активация выработки эритропоэтина, стимуляция образования эритроцитов, увеличение вязкости крови.
- Нервная система: Снижение когнитивных функций, возможны головокружения, апатия, расстройства сна.
Дополнительное влияние оказывают пониженные температуры, сухость воздуха и высокая ультрафиолетовая радиация, что также требует перестройки системы терморегуляции и фотозащиты.
Адаптация и акклиматизация
Адаптация к условиям большой высоты — многокомпонентный процесс. Самое важное правило для альпинистов и путешественников — подниматься медленно, давая организму время на перестройку. Считается, что безопасный подъем — не более 300-500 метров в день на высотах выше 2500 метров, с регулярными днями отдыха.
Физическая подготовка улучшает способность к акклиматизации, поскольку тренированный организм лучше переносит гипоксию и обладает развитой системой доставки кислорода к тканям. Жителям низменностей требуется 1-3 недели для базовой акклиматизации на высоте 3500-4000 метров. У местных жителей (например, народов Тибета, Анды) адаптационные процессы закреплены на генетическом уровне.
В случаях невозможности адаптации (или слишком бурного развития симптомов горной болезни) рекомендуется немедленное снижение высоты, так как тяжелые осложнения могут представлять угрозу для жизни.
Преимущества и риски проживания на высоте
По мере постоянного проживания на высоте у человека вырабатывается множество положительных изменений: формируется более высокая физическая выносливость, улучшается способность переносить интенсивные физические нагрузки, усиливается эффективность кислородного обмена. По этой причине многие спортсмены используют тренировочные сборы в горах для повышения результатов.
Однако есть и риски. Высокогория могут представлять опасность для лиц с хроническими заболеваниями сердца и легких. У некоторых людей развивается хроническая горная болезнь, характеризующаяся избыточным увеличением эритроцитов, что повышает вязкость крови, осложняя кровообращение. Кроме того, умеренное снижение температуры и влажности может привести к обезвоживанию, обморожениям или солнечным ожогам.
Среди коренных жителей высокогорья встречаются адаптивные мутации, которые снижают частоту подобных осложнений и обеспечивают более гармоничное сосуществование с экстремальными условиями среды.
Заключение
Высота над уровнем моря — один из важнейших факторов, влияющих на здоровье и функционирование человеческого организма. На увеличение высоты организм отвечает целой системой приспособительных реакций: от учащения дыхания и сердцебиения до изменения состава крови и работы внутренних органов. Успешная акклиматизация позволяет человеку безопасно жить и работать даже в самых суровых условиях высокогорья. Однако резкий и несбалансированный подъем может быть опасен для жизненно важных систем, приводя к развитию горной болезни и другим осложнениям. Умение правильно адаптироваться к большим высотам открывает новые горизонты для спорта, науки и туризма, а исследование механизмов этих адаптаций позволяет глубже понять резервы человеческого организма.