Понижение барометрического и парциального давления кислорода

Площадь всей земной суши исчисляется в 1.49 млн, км², причем из них около 15 млн. покрыто материковым льдом. Еще 22 млн. км² составляют зоны вечной мерзлоты. По подсчетам американского гидрогеолога Раймонда Нейса, 40% суши занимают безводные или засушливые районы, значительные площади — высокие горы.

Стало быть, почти половина суши на нашей планете непригодна или малопригодна для жизни человека. Эти с суровым (экстремальным) климатом места до сих пор весьма робко осваиваются, что связано, видимо, с теми трудностями, с какими встречается человек, переселившийся в районы с непривычными условиями, приспособительные реакции человека здесь нередко оказываются недостаточными, в результате чего возникают разнообразные заболевания, снижается работоспособность. Появляется необходимость искусственного создания таких условий, которые смягчают нежелательные последствия экстремального климата и обеспечивают сохранение активной трудовой деятельности людей.

В настоящее время нужно четко разграничивать физиологические реакции, наблюдаемые при кратковременной высокогорной адаптации, и адаптивные сдвиги у коренных горцев. Живущие в горах из поколения в поколение люди являются максимально приспособленными к высоте, хотя и среди них встречаются лица, у которых либо нет достаточной толерантности к гипоксии (недостатку кислорода), либо высокая устойчивость к горному климату по каким-либо причинам теряется. Оказывается, у коренных горцев помимо обычных адаптивных реакций, какими располагают новички, имеются также стойкие, наследственно закрепленные особенности, благодаря которым обеспечивается их хорошая выносливость к горноклиматическим условиям. Поэтому люди, переселившиеся в высокогорные районы, несмотря на многолетнее пребывание на высоте, могут не достигать того уровня приспособительности, каким обладают коренные горцы.

Общие закономерности приспособления новичков к условиям, высокогорья при кратковременной (индивидуальной) адаптации.

Каким образом и при помощи изменения каких физиологических функций организма человек приспосабливается к условиям высокогорья? Многочисленными исследованиями установлено, что переезд в горы вызывает целый ряд реакций со стороны организма. От последовательности включения и от совершенства их зависит самочувствие человека. Главным фактором горноклиматических условий является недостаток кислорода. Именно поэтому на первых порах организм ведет «борьбу за кислород».

В процессе «равнинного» существования наши клетки и ткани «привыкли» получать определенное, притом оптимальное количество кислорода, Любое снижение снабжения тканей кислородом влечет за собой приспособительные изменения тех систем, которые ответственны за его транспортировку. Ткани могут полноценно трудиться лишь при достаточном кислородном обеспечения. При недостатке кислорода в атмосферном воздухе усиливается деятельность прежде всего тех органов и систем, которые обеспечивают «захват» кислорода из атмосферного воздуха и доставку его тканям.

К органам, участвующим в обеспечении организма кислородом, относятся легкие, сердечно-сосудистая система. Благодаря ритмической работе органов дыхания атмосферный воздух через воздухоносные пути проникает в мельчайшие легочные воздушные пузырьки (альвеолы), При каждом дыхании человек в среднем вбирает в легкие и выдыхает обратно 500 мл воздуха. Альвеолы состоят из тонкой, легко проницаемой для газов мембраны. Вследствие того что в альвеолы поступает не только атмосферный воздух, но и из крови — отработанные газы, напряжение кислорода в них оказывается намного ниже, чем в наружном атмосферном воздухе. Чем глубже дышит человек, тем больший объем воздуха в альвеолах замещается атмосферным. Поэтому напряжение кислорода в альвеолах возрастает, а протекающая через них кровь лучше обогащается кислородом.

Основным поглотителем кислорода является специальное беляшее вещество — гемоглобин, в состав которого входит железо. Гемоглобин благодаря присоединению кислорода легко переходит в свою окисленную форму. Кровь в результате сердечных сокращений проходит через левое предсердие и желудочек и разносится по артериальным сосудам в мельчайшие волосяные сосудики, называемые капиллярами. Огромное количество последних пронизывает все без исключения органы и ткани.

Количество капилляров неодинаково в различных органах. Особенно ими богаты мозг, мышцы сердца, почки, печень, легкие и скелетные мышцы. Через стенку этих мельчайших волосяных сосудов совершается обмен газов и питательных веществ между кровью и тканями. Поэтому капилляры именуют нередко обменными кровеносными сосудами. Из артериального колена капилляров значительная часть кислорода «вычерпывается» тканями, благодаря чему в них совершаются процессы окисления. Один из конечных продуктов окисления — углекислота, которая, покидая клетки, поступает в кровь. Поэтому оттекающая от тканей кровь бедна кислородом, но богата углекислотой. Далее кровь по венозным сосудам возвращается, в правую половину сердца, которая и перекачивает кровь в сосудистое ложе легкого. Огромное количество капилляров, оплетающих альвеолы легких, позволяет сравнительно быстро выделить из кро­вяного русла в просвет альвеол углекислоту и одновременно «захватить» необходимое количество кислорода. Последний, как уже указывалось, и основном связывается гемоглобином (лишь ничтожно малая часть кислорода растворяется в жидкой части крови — плазме),

На высотах уменьшается содержание кислорода в атмосферном воздухе, а стало быть, падает напряжение этого «живого газа» и в альвеолах, Возникает недонасыщение крови кислородом и кислородное голодание.тканей, Однако организм человека располагает огромным количеством разнообразных приспособительных реакций. Используя их, он стремится поддерживать достаточное кислородное снабжение тканей, прежде всего жизненно важных органов (мозга, сердца, печени, почек),

Здоровый человек не ощущает сколько-нибудь заметно пребывание на высоте до 2 км. Правда, некоторые испытывают кратковременную тяжесть в голове, сонливость и более быстро наступающую при физических усилиях усталость. Специальные исследования показывают, что на таких высотах на фоне кажущегося благополучия развиваются приспособительные реакции, охватывающие различные физиологические функции. Это в первую очередь касается органов кровообращения, дыхания и системы крови.

При специальном обследовании обнаруживается умеренное учащение и углубление дыхания. Возрастает изгоняемый сердцем за минуту объем крови, а сама кровь передвигается быстрее, в ней повышается содержание гемоглобина, хотя прирост числа эритроцитов бывает не столь заметным. Активность некоторых ферментов (угольная «ангидраза, каталаза, глютатион и др.), участвующих в кислородном обеспечении организма, слегка повышается. Усиление работы легких и сердца уже через несколько дней проходит, и тогда в деятельности легких и органов кровообращения не выявляются какие-либо изменения. Нередко частота сердцебиения становится даже ниже первоначальной величины.

На больших высотах (до 4—4,5 км) более продолжительное время наблюдаются тяжесть в голове, головные боли, нарушается сон (сонливость или плохой сон), появляется одышка при движениях, особенно выраженная при физических усилиях, ходьбе. Иногда отмечаются кровотечения и кашель. Эти признаки удерживаются в течение одной (иногда двух) недель, но затем постепенно проходят.

Лучшему насыщению крови кислородом способствует и возрастание количества так называемого остаточного объема воздуха. Возрастание этого объема воздуха увеличивает поверхность соприкосновения внешнего воздуха с кровью, протекающей через капилляры легких. Больше того, уменьшаются те возможные колебания напряжения кислорода в альвеолярном воздухе, которые вызываются глубоким дыханием. Под влиянием недостатка, кислорода активизируется фермент — угольная ангидраза, вследствие чего увеличивается скорость отщепления углекислоты, А это способствует усиленному ее удалению из легких,

Несмотря на описанные приспособительные изменения со стороны дыхания, на относительно больших высотах артериальная кровь насыщается кислородом не до нормы. Поэтому может возникнуть кислородное голодание. Но это явление может устраняться или заметно уменьшаться тремя путями: а) убыстрением прохождения крови через ткани и повышением их ирригации; б) увеличением количества растворенного в крови кислорода, что обеспечивается нарастанием количества гемоглобина; в) изменением скорости окислительных процессов в самих тканях. Организм человека использует все три пути приспособления.

Что касается приспособительных изменений со стороны сердечно-сосудистой системы, то они включают в себя такие механизмы, благодаря которым возрастают объем и скорость передвижения крови. Так улучшается кровоснабжение тканей. При этом прежде всего увеличивается частота сердцебиений (особенно выраженное во время мышечных усилий).

Наблюдается определенная зависимость между высотой местности и частотой сердцебиения: чем выше расположена местность, тем больше темп работы сердца. Одновременно возрастает скорость передвижения крови. Вследствие этого в значительной степени повышается объем крови, выбрасываемой сердцем в минуту. Давление же в венах, являющихся емкостными сосудами, умеренно снижается.

Важная приспособительная реакция — увеличение массы циркулирующей крови. При этом возрастает также тот объем крови, который дислоцируется в легочном сосудистом ложе. Можно легко себе представить, что благодаря этому дополнительно раскрываются находящиеся в спавшемся состоянии капилляры (так называемые резервные капилляры) и, следовательно, увеличивается дыхательная поверхность легких, через которую осуществляется газообмен.

Одно из важных показателей нормальной работы сердечно-сосудистой системы — среднединамическое давление. Увеличение этой переменной наблюдается в.том случае, если кровоснабжение тканей возрастает. Пребывание в горах обусловливает умеренный подъем средне-, динамического давления, что свидетельствует об определенном улучшении орошения тканей кровью за счет изменения емкости сосудистого ложа. Многие специалисты полагают, что высокогорная адаптация, усиливает «капилляризацию» тканей и обусловливает передислокацию крови в наиболее важные сосудистые бассейны.

При ухудшении кислородного обеспечения тканей в первую очередь расширяются сосуды, питающие мозг и сердце, а затем уже печени и почек. От физиологической активности этих органов в значительной степени зависит приспособляемость организма к гипоксии. Сосудистые бассейны менее жизненно важных органов суживаются, их кровоснабжение уменьшается. Прежде всего это касается поперечнополосатой рабочей мускулатуры. Возможно поэтому в первое время пребывания в горах физическая работоспособность человека падает.

Благодаря своеобразной перестройке ирригации тканей и органов суммарное сопротивление сосудов большого круга кровообращения, оказываемое потоку крови из левого желудочка сердца, уменьшается, что в свою очередь облегчает и даже разгружает работу сердца. Этого, конечно, недостаточно, чтобы в первое, наиболее ответственное время адаптации к высоте не развились умеренные признаки утомления сердца.

Переезд в высокогорные районы обусловливает своеобразные изменения в сосудистом ложе легких. Уже указывалось на увеличение емкости капиллярного ложа. Однако мельчайшие артериальные сосуды, называемые артериоллами, подвергаются изменениям другого характера.

Еще в середине 40-х годов 19 века было установлено, что вдыхание обедненных кислородом газовых смесей обусловливает у кошек подъем кровяного давления в легочных артериальных сосудах. Этот факт получил подтверждение при исследовании сердечных больных. Если они во время наркоза дышат обедненным кислородом воздухом, то у них возрастает легочное артериальное давление. Пребывание в высокогорной местности не остается бесследным и для проницаемости сосудистых (капиллярных) стенок. Адаптация к высокогорью вызывает умеренное повышение проницаемости сосудисто-клеточных мембран, что в условиях хронической гипоксии имеет приспособительное значение (при этом улучшается газообмен между кровью и клетками). Такое же повышение проницаемости легочных капилляров было установлено в эксперименте на животных.

Организм обладает свойством увеличивать кислородную емкость крови, когда человек попадает в условия недостатка кислорода. Один из таких путей — увеличение массы циркулирующей крови (о чем речь шла выше). Важно и то, что заметно нарастает и количество эритроцитов, а также красного кровяного пигмента в единице объема крови. В первое время пребывания человека на больших высотах количество эритроцитов и гемоглобина увеличивается за счет мобилизации той ча­сти крови, которая в норме удерживается в депониро­ванном состоянии (как бы про запас). Такая депонированная кровь (очень медленно передвигающаяся) имеется в селезенке, печени, подкожной клетчатке. Оказалось, что при снижении насыщения крови кислородом ^возбуждаются специальные нервные окончания, вызывающие уменьшение объема депонированной крови и перемещение его в сосудистое русло. Благодаря этому организм в состоянии в «аварийном порядке» увеличивать объем циркулирующей крови, активно участвующей в транспортировке кислорода.

Увеличение количества гемоглобина и красных кровяных телец обеспечивается также благодаря усилению работы костного мозга, где совершается процесс созидания эритроцитов и синтез красящего вещества. Факт стимуляции костномозгового кроветворения подтвержден не только прямыми исследованиями костного мозга у человека, но и нарастанием количества молодых форм эритроцитов (ретикулоцитов) в периферической крови.

Примечательно, что переезд человека на высоты до 3 км вызывает в основном нарастание количества гемоглобина, а на больших высотах происходит явственное увеличение и количества эритроцитов.

Оказывается, кровь, кроме способности свертываться, обладает противосвертывающими защитными свойствами. Несвертываемость крови обеспечивается благодаря наличию гепарина, профибринолизина и других веществ, а также в результате особых свойств нормальной внутренней стенки кровеносных сосудов.

Еще один путь приспособления к высокогорью — перестройка обменных процессов в тканях и трофические изменения, развивающиеся при адаптации. Советские исследователи обнаружили парадоксальный факт: в условиях высокогорья отмечается снижение окислительных процессов (понижение потребления кислорода). Некоторыми исследователями отмечено усиление анаэробных гликолитических процессов. Эти факты были интерпретированы как результат перестройки обменных процессов на клеточном уровне.

Сравнительно недавно стало известно, что в период длительного пребывания на высотах, превышающих 3 км, умеренно угнетается деятельность щитовидной железы. А это в свою очередь может ограничивать потребление кислорода тканями. Тем самым снижаются запросы организма в кислороде, что играет положительную роль в реакции приспособления к кислородному голоданию. В то же время повышается активность некоторых окислительных ферментов. Характерно нарастание миоглобина (мышечного гемоглобина), создающего некоторый запас кислорода в мышцах. Но нарастание миоглобина в условиях высокогорья связано с влиянием не столько высотной гипоксии, сколько мышечной деятельности.

При изучении внутриклеточного синтеза белков в мозге и сердечной мышце при действии на организм высотной гипоксии обнаружено повышение интенсивности синтеза нуклеиновых кислот и белков. Это приобретает важное значение в реакциях приспособления.

Сейчас доказано, что кислородная недостаточность раньше всего сказывается на деятельности наиболее чувствительных органов человеческого организма, а именно— на головном мозге. Головные боли, тяжесть в голове, сонливость объясняются влиянием кислородного голодания на головной мозг. На высотах в 4—5 км и выше могут появиться признаки некритического отношения к окружающему, немотивированного поведения и др.

В реакции приспособления важнейшее место принадлежит эндокринным железам, которые в нормальных условиях вырабатывают в очень малых количествах чрезвычайно активные продукты, называемые гормонами, Наряду с нервными влияниями они обеспечивают связи различных органов между собой, активируют или подавляют их деятельность. Хотя выработка гормонов в определенной степени подчиняется нервным влияниям, однако сами гормоны могут существенно сказываться на активности нервных клеток.

Выраженность и продолжительность адаптивных реакций со стороны разнообразных физиологических систем и органов зависят как от высоты и географического положения местности, так и от индивидуальных особенностей адаптирующихся людей. Индивидуальная высокогорная адаптация характеризуется фазностью.

Первоначально, когда организм человека попадает в непривычные для него высокогорные условия, адаптивные реакции мобилизуются в экстренном порядке, как бы аварийно. Одной из ее особенностей является повышенная функциональная активность различных физиологических систем с одновременным возрастанием энергетических трат организма. Чем продолжительнее эта фаза, тем возможности свыкания с условиями высокогорья ограниченнее. На высотах до 4 км эта фаза может продолжаться 2—3 недели, и к концу месячного срока функциональная активность системы кровообращения достигает почти равнинного уровня. Высокая активность легких становится умеренной, хотя их пропускная способность в отношении атмосферного воздуха продолжает оставаться выше нормального уровня. Кроветворная система функционирует усиленно, поддерживая повышенное количество эритроцитов и гемоглобина.

В начальную фазу адаптации (если человек вынужден выполнять физическую работу) может выявиться разбалансированность и несостоятельность работы различных физиологических систем организма. При адекватном режиме адаптации, физиологические функции устанавливаются на стабильном уровне. Именно тогда адаптирующийся организм дает примерно однозначных во всех случаях ответы на дополнительные дозированные нагрузки, а обычная повседневная работа не нарушает состояние физиологического равновесия. Вот эту фазу адаптации можно назвать фазой стабильной адаптации,

На относительно больших высотах (более 4,5—5 км) не только заметно снижается физическая работоспособность человека, но сами адаптивные процессы у части людей не завершаются стабилизацией физиологических функций. Под стабилизацией следует понимать не только устойчивую работу органов и систем человеческого организма в состоянии покоя, но и поддержание работоспособности на хорошем или вполне удовлетворительном уровне. При этом работоспособность (например, физическая) может сохраняться либо на нормальном, либо на несколько сниженном (но стабильном) уровне по сравнению с жизнью на равнине.

Между аварийной и стабильной фазами адаптации имеется еще переходная фаза, характеризующаяся внешним благополучием. Но стоит новичкам-горцам предъявить дополнительные нагрузки, то у них легко нарушаются механизмы адаптации (происходит дизадаптация).

Наблюдаемые на высотах приспособительные реакции после спуска с гор постепенно проходят. Уже через несколько дней частота пульса, кровяное давление, количество эритроцитов и гемоглобина, показатели функции легких достигают нормального, характерного для условий равнины уровня. Другие же отклонения нормализуются через 2—3 недели. Это, в частности, касается массы циркулирующей крови. Однако изменения со стороны сердца, проявившиеся в увеличении размеров правого желудочка сердца, могут удерживаться на протяжении 2—3 месяцев и более. Исчезновение приобретенных благодаря высокогорной адаптации свойств или деадаптации не является лишь простым возвращением к равнинному уровню функционирования физиологических систем.

3. Человек в условиях частых и резких колебаний погодных условий, повышенных физических нагрузок.

Альпинизм — один из любимых и весьма распространенных видов спорта. Популярность его объясняется многими причинами. Горы способствуют выработке на­выков быстро и хорошо ориентироваться в сложных жизненных ситуациях, принимать моментальные, притом оптимальные решения. Они закаливают волю, вырабатывают навыки как коллективного, так и индивидуального решения сложных задач, возникающих при самых разнообразных ситуациях.

Альпинизм — один из важнейших видов физической культуры и спорта, в особенности у нас в Казахстане. Он воспитывает в людях смелость, храбрость, мужество, стойкость, волю к победе, чувство дружбы, товарищества и взаимопомощи.

Альпинизм предъявляет к человеку особые требования. Поэтому нужно прежде всего выработать высокие моральные и волевые качества, приобрести высокую степень физической и моральной выносливости в самых разнообразных условиях, уметь предохранять себя от вредоносного сурового и порой обманчивого высокогорного климата, предвидеть и преодолевать опасности, которые ожидают на каждом шагу. Путем систематической тренировки следует приобрести спортивные навыки хождения по узким, отвесным тропам, научиться держаться на горных ступеньках, уметь отдыхать стоя на краю пропасти. Вот почему альпинизм называют спортом смелых, отважных, сильных и добрых сердцем людей.

Известно, что на каждые 100 м высоты температура воздуха падает на 0,5—0,6—1°С. Через каждые несколько сот метров резко изменяется ландшафт. В горах особенно коварны капризы погоды и, конечно же, дает о себе знать недостаток кислорода. Холод, сильные ветры, нередко ураганной силы, снегопады создают непреодолимые препятствия на пути альпиниста и изматывают его силы. Поэтому очень часто приходится тратить много дней, чтобы переждать непогоду и выбрать подходящее время, когда штурм горной вершины становится реальным. Высокая дисциплинированность, необходимые сведения о географии и метеорологии, не говоря уже о теоретических знаниях по альпинизму, являются важными качествами альпиниста,

Главным своим врагом при горных восхождениях альпинисты считают непогоду. Поэтому для покорения больших высот ведется длительная подготовка и выбирают соответствующий сезон, Однако и при кажущейся хорошей погоде на высоте внезапно может начаться снежная буря, а ветер достигает ураганной силы, сметая все на своем пути и унося палатки. От смелости, предприимчивости, выносливости альпинистов зависит их жизнь. Иногда альпинисты не успевают что либо предпринять, теряют ориентир, и тогда они могут получить обморожения или просто замерзнуть, если во время не поспевает помощь. Не менее коварным на больших высотах является недостаток кислорода. Он снижает силу мышц, делает человека раздражительным, вызывает горную болезнь, повышает легочное артериальное давление, иногда способствует возникновению острого отека легких, носовых кровотечений, кровоизлияний. Рациональная тренировка повышает выносливость к кислородному голоданию, благодаря чему проявления горной болезни возникают лишь на относительно больших горных вершинах. При восхождении нужно соразмерять свое дыхание с ходьбой. Высокое содержание ультрафиолетовых лучей и сухость воздуха отрицательно сказываются на здоровье альпиниста. Даже при густом тумане на снежных вершинах можно получить ожог глаз,

В настоящее время разработаны рациональные методы обучения и тренировки альпинистов, рекомендованы специальное питание, методы профилактики и лечения тех заболеваний, которые вызываются горами. Спорт смелых и ловких стал более безопасным. И все же встреча с суровой природой всегда таит в себе неожиданности. Горы зовут смельчаков, могущих противопоставить себя дикой природе, покорить ее, выйти победителем и открыть для себя и для других неведомый мир,

Дата добавления: 2014-10-31