Климат горных местностей отличается от климата равнин пониженным атмосферным давлением, более интенсивной солнечной радиацией, богатой ультрафиолетовым излучением, значительной ионизацией, чистотой и низкой температурой воздуха (см. Климат).
Важнейшим фактором, влияющим на организм в условиях высокогорья, является понижение концентрации O 2 воздуха и барометрического давления (примерно на 35 мм рт. ст. на каждые 400-500 м подъема), что создает гипоксемию и гипоксию тканей.
Влияние на организм изменений барометрического давления складывается в основном из двух компонентов; а) влияния сниженного насыщения кислородом артериальной крови, б) влияния изменений барометрического давления на рецепторы стенок замкнутых полостей тела (плевральная, брюшная) и полых органов человека (желудок, кишечник, мочевой пузырь).
Уже на малых высотах (от 200 до 800 м над ур. м.) при подъеме в горы отмечается уменьшение парциального давления кислорода и углекислоты в альвеолярном воздухе.
Слабое раздражение дыхательного центра вызывает отчетливо выраженную гипервентиляцию легких и соответствующее усиление кровообращения.
Средние высоты (от 800 до 1800 м над ур. м.) предъявляют повышенные требования к системам дыхания и кровообращения, возрастает легочная вентиляция и минутный объем сердца. Раздражение кроветворного аппарата приводит к усилению эритропоэза и увеличению содержания гемоглобина. Этот сдвиг особенно характерен для Северного Кавказа, Альпийского горного хребта. В горах Тянь-Шаня, отчасти в южноамериканских Андах кроветворные сдвиги выражены значительно менее. Обмен веществ, характеризующий кислородный запас организма, не претерпевает значительных изменений. В горах Западной Европы и Кавказа отмечается некоторое повышение обмена веществ, в горах Средней Азии на малых и средних высотах обмен веществ часто оказывается пониженным (А. Д. Слоним). Различное влияние высокогорья в различных горных системах следует, вероятно, отнести за счет особенностей географического положения, местных геохимических и радиоактивных факторов.
На больших высотах нередко возникает синдром, известный под названием горной болезни (см. Высотная болезнь). При подъеме в горы явления горной болезни развиваются индивидуально - в зависимости от состояния организма и его адаптационных способностей. Большое влияние оказывает скорость подъема и высота над уровнем моря. После пассивного подъема (в автомобиле, по канатной дороге и т. п.) горная болезнь заметно проявляется обычно со второго, иногда с третьего дня.
С наступлением адаптации (см. Адаптация к высоте) симптомы горной болезни обычно проходят к 7-12-му дню. У Людей пожилых и при пониженной адаптации к кислородному голоданию эти расстройства могут проявляться, начиная с высоты около 1000 м над ур. м., нарушением кровообращения и дыхания, учащением пульса и повышением кровяного давления.
По наблюдениям на высотах 3000-4000 м и выше (Н. И. Сиротинин) отмечается нарастание изменений высшей нервной деятельности, раннее и постоянное нарушение психомоторики, явления сердечной декомпенсации (отеки ног и пр.), наклонность к кровотечениям, особенно из слизистых оболочек верхних дыхательных путей. Пребывание в условиях высокогорья понижает репаративные процессы (раны заживают медленно).
У горцев и людей, акклиматизировавшихся к горному климату, выявлены (в зависимости от природных условий различных горных районов) местные отклонения физиологических функций. С. М. Миррахимов, обследовавший в районе озера Иссык-Куль (1610-1750 м над ур. м.) большое число аборигенов и акклиматизировавшихся пришлых людей, выявил почти в половине случаев тенденцию к урежению пульса. То же явление отметил П. П. Редлих в Киргизии на высоте 2200-2500 м над ур. м.
Максимальное, минимальное и среднее артериальное давление у большинства исследованных оказалось в пределах нормы. У части горных жителей отмечена тенденция к снижению максимального артериального давления (ниже 110 мм). Венозное давление иногда повышается, но чаще не выходит за пределы нормы. Пульсовое давление - 30-50 мм. Скорость кровотока большей частью замедляется.
Предельное влияние на организм оказывает пребывание на высокогорье Антарктиды в районе холодового полюса мира и южного геомагнитного полюса (станция «Восток»), где в самый «жаркий» летний день температура воздуха не превышает -25° и однажды было зарегистрировано -87,4° зимой. В этих исключительных условиях наблюдалась крайняя слабость, одышка в покое, усиливающаяся при малейшем физическом напряжении, кардиалгия, головные боли, часто тошнота, рвота, кишечные дискинезии, носовые кровотечения.
Для профилактики горной болезни при восхождении на большие высоты применяется кислород. Жители горных районов пользуются кислыми фруктами и возбуждающими средствами. Рекомендуется применение аскорбиновой кислоты и витамина B1 с глюкозой. Н. Н. Сиротинин с успехом применял но время высокогорной экспедиции на Эльбрус кислую смесь из лимонной кислоты (15,0) и сахарного сиропа (200,0) с добавлением аскорбиновой кислоты. Другими авторами рекомендуются фосфорнокислый натрий, смесь люминала с кофеином.
Чем выше поднимается человек в горы или чем выше поднимает его самолет, тем более разреженным становится воздух. На высоте 5,5 км над уровнем моря атмосферное давление уменьшается почти вдвое; в той же мере снижается и содержание кислорода. Уже на высоте 4 км нетренированный человек может заболеть так называемой горной болезнью. Однако путем тренировки можно приучить организм к пребыванию и на более значительных высотах. Даже при покорении Эвереста герои-альпинисты не пользовались кислородными приборами. Как же организм приспосабливается к бедному кислородом воздуху?
Основную роль здесь играет увеличение числа , а значит, и нарастание количества гемоглобина крови. У жителей горных областей количество эритроцитов доходит до 6 и более миллионов в 1 мм 3 (вместо 4 млн в обычных условиях). Понятно, что при этом кровь получает возможность захватывать больше кислорода из воздуха.
Между прочим иногда люди, побывавшие в Кисловодске, относят увеличение количества гемоглобина в их крови за счет того, что они хорошо отдохнули и поправились. Дело, конечно, не только в этом, но и просто во влиянии горной местности.
Водолазы и те, кто трудится в кессонах - особых камерах, применяемых при постройке мостов и других гидротехнических сооружений, вынуждены, наоборот, работать при повышенном давлении воздуха. На глубине 50 м под водой водолаз испытывает давление почти в 5 раз выше атмосферного, а ведь ему иногда приходится опускаться под воду на 100 м и более.
Давление воздуха сказывается очень своеобразно. Человек работает в этих условиях часами, не испытывая от повышенного давления никаких неприятностей. Однако при быстром подъеме наверх появляются острые боли в суставах, кожный зуд, ; в тяжелых случаях отмечались смертельные исходы. Отчего это происходит?
В обыденной жизни мы не всегда задумываемся над тем, с какой силой давит на нас атмосферный воздух. Между тем его давление весьма велико и составляет около 1 кг на каждый квадратный сантиметр поверхности тела. Последняя у человека среднего роста и веса равна 1,7 м 2 . В итоге атмосфера давит на нас с силой в 17 тонн! Мы не ощущаем этого огромного сдавливающего воздействия потому, что оно уравновешивается давлением жидкостей тела и растворенных в них газов. Колебания атмосферного давления вызывают ряд сдвигов в организме, что особенно ощущают больные гипертонией и болезнями суставов. Ведь при изменении атмосферного давления на 25 мм рт. ст. сила давления атмосферы на тело меняется более чем на полтонны! Организм должен уравновесить этот сдвиг давления.
Однако, как уже сказано, пребывание под давлением даже в 10 атмосфер относительно неплохо переносится водолазом. Почему же быстрый подъем может оказаться смертельным? Дело в том, что в крови, как и во всякой другой жидкости, при повышенном давлении соприкасающихся с ней газов (воздуха) эти газы растворяются более значительно. Составляющий 4/5 воздуха азот, совершенно безразличный для организма (когда он находится в виде свободного газа), в больших количествах растворяется в крови водолаза. Если давление воздуха быстро снижается, газ начинает выходить из раствора, кровь «кипит», выделяя пузырьки азота. Пузырьки эти образуются в сосудах и могут закупорить жизненно важную артерию - в , мозгу и т. п. Поэтому водолазов и рабочих кессонов очень медленно поднимают на поверхность, чтобы газ выделялся только из легочных капилляров.
Как ни различны эффекты от пребывания высоко над уровнем моря и глубоко под водой, есть одно связывающее их звено. Если человек очень быстро поднимается на самолете в разреженные слои атмосферы, то выше 19 км над уровнем моря нужна полная герметизация. На этой высоте давление снижается настолько, что вода (а стало быть, и кровь) закипает уже не при 100 °С, а при . Могут возникнуть явления декомпрессионной болезни, по своему происхождению аналогичной кессонной болезни.
Гипертония, или артериальная гипертензия – это наиболее распространенное заболевание сердечно-сосудистой системы на планете, основным проявлением которого является высокое артериальное давление: показатели достигают отметки 140/90 мм. рт. ст. и выше.
От гипертонии страдает каждый второй человек на земном шаре, независимо от пола, возраста, расы и социальных условий проживания. Тем не менее, найти метод полного излечения этого болезни ученым еще не удалось.
Симптомы артериальной гипертензии
Несмотря на распространенность, большинство людей не знают, как проявляется гипертония, и первые симптомы патологии списывают на обычное переутомление или наоборот, перевозбуждение. К сожалению, очень часто диагноз ставится в больнице после того, как пациент был туда доставлен каретой «скорой помощи».
Поводом к приобретению тонометра и обследованию у кардиолога должны стать такие признаки:
- Частые головокружения, звон в ушах;
- Слабость, усталость, быстрая утомляемость;
- Снижение памяти, работоспособности;
- Головные боли, мигрени, нередко сопровождающиеся приступами тошноты;
- Слабое, но частое сердцебиение;
- Нарушения зрения и слуха, пелена перед глазами;
- Дрожание рук, онемение пальцев;
- «Мешки» под глазами, отечность лица, ног;
- Покраснение лица и обильное потоотделение;
- Внезапные атаки паники, беспричинное тревожное состояние;
- Заторможенность реакций, ступор.
Даже если один или несколько из перечисленных симптомов беспокоят лишь периодически и не наблюдаются вообще на выходных, после полноценного отдыха, или в отпуске, повод для беспокойств есть – гипертония коварная болезнь, которая долго время может не давать о себе знать, а потом проявиться гипертоническим кризом и резким ухудшением состояния.
Причины развития и факторы риска
Гипертонию нельзя вылечить, но можно предупредить. Факторами риска, провоцирующими ее развитие, являются:
- Наследственная предрасположенность к болезням сосудов.
- Вредные привычки – курение и алкоголь.
- Постоянные стрессы и волнения.
- Хроническое недосыпание и переутомление.
- Лишний вес.
- Гормональные всплески у женщин в период менопаузы.
- Чрезмерное употребление соли и кофе.
В группу риска попадают мужчины после 45 лет, женщины после 55 лет, профессиональные спортсмены любого возраста. Если обнаружено хотя бы два фактора риска – уже есть над чем задуматься.
Осложнения гипертонии
Симптомы патологии, вначале редкие и не доставляющие особых проблем, с прогрессированием болезни могут привести к таким осложнениям:
- Ишемическая болезнь сердца;
- Инфаркт миокарда;
- Инсульт;
- Патологии глазного дна;
- Отек головного мозга или легких;
- Почечная недостаточность.
И это далеко не все последствия гипертонии. Вылечить ее невозможно, так как это скорее состояние человека, а не конкретная болезнь.
Но высокое давление можно корректировать и не допускать осложнений с помощью самых простых действий и мероприятий: придерживаться бессолевой диеты, отказаться от вредных привычек, в меру заниматься спортом и избегать стрессов. Лечение гипертонии – это не прием медикаментов и операция, а образ жизни.
Для начала, давайте вспомним курс физики средней школы, где объясняется, почему и как изменяется атмосферное давление в зависимости от высоты. Чем выше расположена местность над уровнем моря, тем ниже там давление. Объяснить это очень просто: атмосферное давление указывает на силу, с которой давит столб воздуха на все, что находится на поверхности Земли. Естественно, что чем выше ты поднимешься, тем меньше будет высота воздушного столба, его масса и оказываемое давление.
Кроме того, на высоте воздух разрежен, в нем содержится гораздо меньшее количество газовых молекул, что тоже моментально сказывается на массе. И не нужно забывать, что с увеличением высоты воздух очищается от токсичных примесей, выхлопных газов и прочих «прелестей», в результате чего его плотность уменьшается, а показатели атмосферного давления падают.
Исследования показали, что зависимость атмосферного давления от высоты отличается следующим: повышение на десять метров вызывает снижение параметра на одну единицу. До тех пор, пока высота местности не превышает пятисот метров над уровнем моря, изменения показателей давления воздушного столба практически не ощущаются, но если подняться на пять километров, значения будут вдвое меньше оптимальных. Сила оказываемого воздухом давления также зависит от температуры, которая очень понижается при подъеме на большую высоту.
Для уровня АД и общего состояния человеческого организма очень важна величина не только атмосферного, но и парциального давления, которое зависит от концентрации в воздухе кислорода. Пропорционально уменьшению значений давления воздуха понижается и парциальное давление кислорода, что приводит к недостаточному снабжению этим необходимым элементом клеток и тканей организма и развитию гипоксии. Это объясняется тем, что диффузия кислорода в кровь и последующая транспортировка его к внутренним органам происходит благодаря разнице значений парциального давления крови и легочных альвеол, а при подъеме на большую высоту разница этих показаний становится существенно меньше.
Как высота влияет на самочувствие человека
Основным негативным фактором, воздействующим на высоте на организм человека, является недостаток кислорода. Именно в результате гипоксии развиваются острые нарушения состояния сердца и кровеносных сосудов, повышение АД, пищеварительные расстройства и ряд других патологий.
Гипертоникам и людям, склонным к скачкам давления, не стоит подниматься высоко в горы и желательно не совершать многочасовые перелеты. О профессиональных занятиях альпинизмом и горном туризме им тоже придется позабыть.
Выраженность происходящих в организме изменений позволила выделить несколько зон высоты:
- До полутора – двух километров над уровнем моря - относительно безопасная зона, в которой не наблюдается особых изменений в работе организма и состоянии жизненно важных систем. Ухудшение самочувствия, понижение активности и выносливости наблюдается очень редко.
- От двух до четырех километров - организм пытается своими силами справиться с дефицитом кислорода, благодаря учащению дыхания и совершению глубоких вдохов. Тяжелую физическую работу, которая требует потребления большого объема кислорода, выполнять тяжело, но легкая нагрузка хорошо переносится в течение нескольких часов.
- От четырех до пяти с половиной километров - самочувствие заметно ухудшается, выполнение физической работы затруднено. Появляются психоэмоциональные расстройства в виде приподнятости настроения, эйфории, неадекватных поступков. При длительном нахождении на такой высоте возникают головные боли, ощущение тяжести в голове, проблемы с концентрацией внимания, вялость.
- От пяти с половиной до восьми километров - заниматься физической работой невозможно, состояние резко ухудшается, высок процент потери сознания.
- Выше восьми километров - на такой высоте человек способен сохранять сознание в течение максимум нескольких минут, после чего следует глубокий обморок и смерть.
Для протекания в организме обменных процессов необходим кислород, дефицит которого на высоте приводит к развитию горной болезни. Основными симптомами расстройства являются:
- Головная боль.
- Учащение дыхания, одышка, нехватка воздуха.
- Носовое кровотечение.
- Тошнота, приступы рвоты.
- Суставные и мышечные боли.
- Нарушения сна.
- Психоэмоциональные нарушения.
На большой высоте организм начинает испытывать недостаток кислорода, в результате чего нарушается работа сердца и сосудов, повышается артериальное и внутричерепное давление, выходят из строя жизненно важные внутренние органы. Чтобы успешно побороть гипоксию нужно включить в рацион питания орехи, бананы, шоколад, крупы, фруктовые соки.
Влияние высоты на уровень АД
При подъеме на большую высоту и разреженный воздух вызывают учащение частоты сердечных сокращений, повышение показателей кровяного давления. Однако при дальнейшем увеличении высоты уровень АД начинает снижаться. Уменьшение содержания в воздухе кислорода до критических значений вызывает угнетение сердечной деятельности, заметное понижение давления в артериях, тогда как в венозных сосудах показатели возрастают. Как следствие у человека возникают аритмия, цианоз.
Не так давно группа итальянских исследователей решила впервые подробно изучить, как влияет высота на уровень АД. Для проведения исследований была организована экспедиция на Эверест, в ходе которой каждые двадцать минут определялись показатели давления участников. Во время похода подтвердилось повышение АД при восхождении: результаты показали, что систолическое значение возросло на пятнадцать, а диастолическое на десять единиц. При этом было отмечено, что максимальные значения АД определялись в ночное время суток. Также изучалось действие гипотензивных препаратов на разной высоте. Выяснилось, что исследуемый препарат эффективно помогал на высоте до трех с половиной километров, а при подъеме выше пяти с половиной стал абсолютно бесполезен.
Атмосферное давление - давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность. Атмосферное давление создаётся гравитационным притяжением воздуха к Земле. Атмосферное давление измеряетсябарометром. Нормальным атмосферным давлением называют давление на уровне моря при температуре 15 °C. Оно равно в760 мм рт. ст. (Международная стандартная атмосфера - МСА, 101 325 Па).
Ещё в глубокой древности человек замечал, что воздух оказывает давление на наземные предметы, особенно во время бурь и ураганов. Он пользовался этим давлением, заставляя ветер двигать парусные суда, вращать крылья ветряных мельниц. Однако долго не удавалось доказать, что воздух имеет вес. Только в XVII веке был поставлен опыт, доказавший весомость воздуха. Поводом к этому послужило случайное обстоятельство.
В Италии в 1640 году герцог Тосканский задумал устроить фонтан на террасе своего дворца. Воду для этого фонтана должны были накачивать из соседнего озера, но вода не шла выше 32 футов (10.3м). Герцог обратился за разъяснениями к Галилею, тогда уже глубокому старцу. Великий ученый был смущен и не нашелся сразу, как объяснить это явление. И только ученик Галилея, Торричелли после долгих опытов, доказал, что воздух имеет вес, и давление атмосферы уравновешивается столбом воды в 32 фута, или 10.3м.
Поиски причин этого и опыты с более тяжелым веществом - ртутью, предпринятые Эванджелистой Торричелли привели к тому, что в 1643 он доказал, что воздух имеет вес. Совместно с В. Вивиани, Торричелли провёл первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя трубку Торричелли (первый ртутный барометр), - стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 мм.
Таким образом, так как воздух имеет массу и вес, он оказывает давление на соприкасающуюся с ним поверхность. Подсчитано, что столб воздуха высотой от уровня моря до верхней границы атмосферы давит на площадку в 1 см с такой же силой, как и гиря в 1 кг 33 г. Человек и все другие живые организмы не чувствуют этого давления, так как оно уравновешивается их внутренним давлением воздуха. При подъеме в горах уже на высоте 3000 м человек начинает чувствовать себя плохо: появляется одышка, головокружение. На высоте более 4000 м может пойти кровь из носа, так как разрываются кровеносные сосуды, иногда человек даже теряет сознание. Все это происходит потому, что с высотой атмосферное давление уменьшается, воздух становится разреженным, уменьшается количество кислорода в нем, а внутреннее давление у человека не изменяется. Поэтому в самолетах, летающих на большой высоте, кабины закрыты герметически, и в них искусственно поддерживается такое же давление воздуха, как и у поверхности Земли.
Установлено, что на уровне моря на параллели 45° при температуре воздуха 0°С атмосферное давление близко к тому давлению, какое производит столб ртути высотой 760 мм. Давление воздуха при таких условиях называют нормальным атмосферным давлением. Если показатель давления больше, то оно считается повышенным, если меньше - пониженным. При подъеме в горы на каждые 10,5 м давление уменьшается примерно на 1 мм ртутного столба. Зная, как изменяется давление, с помощью барометра можно вычислить высоту места.