Высота и человек
При подъеме на высоту одновременно уменьшаются атмосферное давление, парциальное давление кислорода в атмосфере и легочных альвеолах, а также насыщение гемоглобина кислородом (98% О2 в крови транспортируется эритроцитами и только 2% - плазмой). Это может вызвать гипоксию (кислородное голодание) – состояние, возникающее при недостаточном снабжении тканей кислородом или нарушении его использования в процессе биологического окисления. Близким по смыслу является термин гипоксемия - пониженное содержание кислорода в крови. Кислород необходим для процессов окислительного фосфорилирования (синтеза аденозинтрифосфата (АТФ*); дефицит О2 нарушает протекание всех процессов в организме, зависящих от энергии АТФ: работу мембранных насосов клеток, транспортирующих ионы против градиента концентраций, синтез медиаторов и высокомолекулярных соединений — ферментов, рецепторов для гормонов и медиаторов. Если это происходит в клетках центральной нервной системы, нормальное протекание процессов возбуждения и передачи нервного импульса становится невозможным [2].
*Причиной предпочтения в условиях гипоксии, упражнений высокой интенсивности получения энергии за счет углеводов, а не более калорийных жиров является больший выход АТФ: углеводы образуют 6,3 молей АТФ/мольО2; жиры – 5,6 молей АТФ/мольО2
Высота над уровнем моря, м |
Атмосферное давление, мм. рт. ст. |
Парциальное давление О2в наружном воздухе (Рнар.О2) мм. рт. ст. |
Парциальное давление О2 в альвеолярном воздухе легких (Ральв.О2), мм. рт. ст. |
Ральв.О2 ___________ Рнар.О2 |
Насыщение гемоглобина кислородом, % |
0 |
760 |
159 |
102 |
0,6415 |
96 |
1500 |
630 |
132 |
85 |
0,6439 |
94 |
3000 |
530 |
111 |
69 |
0,6216 |
90 |
4500 |
430 |
90 |
52 |
0,5777 |
82 |
6500 |
330 |
69 |
36 |
0,5217 |
65 |
7000 |
300 |
63 |
30 |
0,4762 |
60 |
9000 |
225 |
47 |
26 |
0,5532 |
50 |
Из приведенной таблицы можно сделать ряд выводов: - снижение парциального давления воздуха и, соответственно, кислорода от высоты происходит нелинейно; - степень насыщения легких кислородом по отношению к его содержания во внешнем воздухе снижается (это может быть связано с возрастанием в легких доли СО2, а в "зоне смерти" дыхание проходит уже столь интенсивно, что СО2 в легких не успевает накапливаться); - гемоглобин способен почти на 100% насыщаться О2 при его парциальном давлении в легких 13-14%(!) от атмосферного; - степень насыщения гемоглобина кислородом не стоит в линейной зависимости: даже тогда, когда парциальное давление кислорода в легких уменьшится вдвое, гемоглобин окажется еще насыщенным на 80%.
Благодаря удивительному свойству гемоглобина жадно присоединять к себе кислород даже при малых его давлениях оказывается возможным передвижение человека и жизнь его в высокогорье. Легкие реагируют на недостаток кислорода сначала более глубоким дыханием (увеличением его объема): Высота, м: 0; 5000; 6000 V вдыхаемого воздуха, мл: 715; 800; 1000
Степень насыщения гемоглобина человека кислородом от высоты и снижение атмосферного давления (соответственно - количества кислорода) с высотой
а затем уже и нарастанием частоты дыхания. При сниженной плотности воздуха естественно уменьшается и масса содержащегося в нем кислорода, т.е. происходит "снижение кислородного потолка".
Поэтому снабжение кислородом организма на больших высотах будет недостаточным, а теоретическая мощность выполняемой работы будет определяться степенью насыщения гемоглобина крови кислородом. И определять, в конечном итоге, длительность акклиматизации.
По современным представлениям высоты до: 5300-5400 м – зона полной акклиматизации, когда отдых и питание полностью восстанавливают затраченную энергию здоровых людей; 5400-6000 м - зона неполной акклиматизации (нет полного восстановления даже при отдыхе); 6000-7000 м - зона адаптации (компенсаторные механизмы организма работают с большим напряжением и полное восстановление жизненных сил хоть и с трудом, но кратковременно возможно; 7000-7800 м - зона частичной, временной адаптации (организм начинает расходовать собственные резервы без возможности их пополнения. Альпинист может находиться в этой зоне до 4-5 дней; свыше 7800 м - "зона высотной смерти" (пребывание в ней в течение 2-3 дней без кислородного аппарата вызывает быструю детериорацию (истощение).
Об этом многие знают. И все же хочется обратить внимание, что указанные состояния в этих высотных зонах подразумевают уже наличие у восходителей адекватной акклиматизации к этим высотам. Кстати: приведенный выше график объясняет почему относительно полноценный отдых возможен на высотах 4200-4400 м.