На уровне моря атмосферное давление равно 760 мм рт. ст., а парциальное давление кислорода – 160 мм рт. ст., на высоте 2000 м атмосферное давление снижается до 600 мм рт. ст., а парциальное давление кислорода до 125, а на высоте 4000 м – соответственно до 463 и 97.
Уже по величине парциального давления кислорода на разных высотах можно оценить, как снизится поступление кислорода в кровь и как организм начнет испытывать кислородное голодание на соответствующих высотах. Процентное же содержание кислорода в атмосфере Земли на всех высотах (до 60 км) будет неизменным.
Первое научное объяснение отрицательного действия факторов, связанных с высотой, принадлежит французскому физиологу П. Беру (1878) и русскому ученому И. М. Сеченову (1879). Ими было показано, что отрицательное влияние высоты на организм в основном обусловлено недостатком кислорода во вдыхаемом воздухе, парциальное давление которого по мере подъема на высоту уменьшается пропорционально снижению общего барометрического давления. Недостаток кислорода во вдыхаемом воздухе приводит к уменьшению оксигенации (соединение кислорода с гемоглобином крови в легких) и, следовательно, приводит к ухудшению снабжения кислородом органов и тканей организма. Многим известна горная болезнь, которая развивается через несколько часов (а иногда и через несколько суток) после подъема в горы. Заболевшие этой болезнью жалуются на головную боль, головокружение, тошноту, они испытывают одышку и общую слабость. Все это признаки резкого сдвига реакции крови в щелочную сторону и связанной с этим явлением гипоксии. А происходит такое ощелачивание крови в результате интенсивной вентиляции легких, которая, в свою очередь, вызвана недостаточным поступлением кислорода в легкие.
Несколько слов о наших легких. У млекопитающих животных и человека газообмен происходит в альвеолах легких. Альвеолы – это пузырьковидные образования, расположенные на стенках дыхательных бронхиол. Они очень маленькие, у человека их около 700 миллионов. Альвеолы оплетены сетью капилляров, в которых циркулирует кровь. Через стенки альвеол происходит газообмен. Площадь контакта капилляров с альвеолами около 90 кв. м. Проницаемость кислорода через стенки альвеол зависит от величины парциального давления кислорода. Чем выше парциальное давление кислорода в альвеолах, тем больше его поступает в кровь. А парциальное давление кислорода в альвеолах прямо пропорционально общему барометрическому давлению.
Так как же чувствуют себя в горах постоянные жители этих мест? И как вообще происходит адаптация к высокогорным условиям?
Так вот, в горах людям живется значительно хуже, чем на уровне моря. От недостатка кислорода замедляется рост детей, а у взрослых увеличивается грудная клетка, чтобы интенсифицировать вентиляцию легких.
Не акклиматизированные к горным условиям люди при подъеме до высоты 3000 м начинают испытывать физическую слабость, у них пропадает желание двигаться и работать, появляется головная боль, тошнота, а также ухудшается умственная деятельность. А на высоте 6000 м большинство людей едва может выжить. И все это происходит от недостатка кислорода в крови, что является следствием низкого парциального давления кислорода на этой высоте – атмосферное давление равно 380 мм рт. ст., а парциальное давление кислорода только 80.
Человеку, попавшему в условия высокогорья, требуется длительный период для акклиматизации. Но что мы понимаем под этим термином?
Очевидно, что в организме должны произойти какие-то физиологические изменения, направленные прежде всего на увеличение фиксации кислорода из атмосферы. И такие изменения происходят. Концентрация эритроцитов в крови увеличивается до 8 млн/мм3 (при норме 4,5–5,0), что увеличивает общее количество гемоглобина в крови, а следовательно, увеличивается и общее количество связываемого и транспортируемого в крови кислорода при относительно низком его давлении в альвеолярном воздухе (большинство рекордсменов-марафонцев являются и уроженцами, и жителями горных местностей, а следовательно, они могут забирать из атмосферы больше кислорода, чем спортсмены равнинных мест). И такая акклиматизация дорого дается человеку. Известны многочисленные случаи, когда люди только дважды в жизни могли перенести такую акклиматизацию, а в дальнейшем не в состоянии были приспособиться к условиям высокогорья. Например, столица Перу город Лима находится на уровне моря, а индейцы племени морокоча, у многих из которых есть родственники в Лиме, живут на высоте 4540 метров над уровнем моря. Зловещей тайной долго оставалась смерть от усиливающихся приступов удушья многих из тех горцев, которые на несколько месяцев спускались к своим родственникам в Лиму, а затем снова поднимались в горы в свой поселок. Все это теперь объясняется очень просто. Акклиматизируясь каждый раз заново к высотной гипоксии, организм индейцев ценой большого напряжения генетического аппарата производил перестройки в одних и тех же клетках органов наибольшего реагирования, а возможности как организма в целом, так и отдельных его клеток не безграничны. В результате у индейцев истощались восстановительные способности клеток, ответственных за акклиматизацию к высоте, у них не вырабатывалось достаточного количества эритроцитов, и поэтому они задыхались в атмосфере с пониженным парциальным давлением кислорода.
Если парциальное давление кислорода в легких у жителей Лимы составляло 160 мм рт. ст., то у жителей поселка Морокоча на высоте 4540 м оно составляло только 83 мм рт. ст.
Как видим, акклиматизация к высокогорью требует значительной перестройки организма, а, следовательно, обедненная кислородом атмосфера представляет собой не комфортные, а наоборот, экстремальные условия для жизни человека.
Я не ошибся, когда написал «обедненная кислородом атмосфера». Именно так чаще всего и характеризуется высокогорная атмосфера, хотя на самом деле процентное содержание кислорода на любой высоте остается неизменным, а изменяется только его парциальное давление. Но с этим понятием мы все же мало знакомы, нам более понятно процентное содержание газов в атмосфере. Поэтому, чтобы оценить, при каком процентном содержании кислорода в атмосфере людям живется лучше, нам желательно было бы перевести парциальное давление кислорода на разных высотах в процентное содержание на какой-то одной высоте и сравнить условия жизни при разном процентном содержании кислорода в атмосфере.
Все сравнения хороши только тогда, когда за основу сравнения берется хорошо известный параметр. Если мы несколько упростим нашу задачу и будем считать, что большинство из нас живет на уровне моря, а на этом уровне в атмосфере содержится 21 % кислорода и его парциальное давление в таком случае является максимальным, и мы в этом случае не испытываем никаких затруднений по части дыхания и снабжения своего организма кислородом, то тогда, чтобы оценить, как бы нам жилось при меньшем содержании кислорода в атмосфере, нам достаточно было бы парциальное давление кислорода на разных высотах перенести на уровень моря, а точнее, перевести это давление в процентное содержание кислорода на уровне моря. И тогда нам стало бы ясно, как на уровне моря мы могли бы почувствовать на себе условия высокогорья. Например, если парциальное давление кислорода на высоте 4540 метров (поселок Морокоча) перенести на уровень моря, то это означало бы, что содержание кислорода на этом уровне снизилось бы с 21 % до 10,9 %. Вот почему и говорится условно, что атмосфера в горах обеднена кислородом.
В книге же Н. Агаджаняна и А. Каткова «Резервы нашего организма» мы снова находим такое необоснованное восхваление горных условий: «Акклиматизация к высокогорному климату – один из эффективных способов профилактики преждевременного старения». И что наука, якобы, располагает многочисленными фактами, подтверждающими это. А я утверждаю, что наука не располагает такими фактами. Наоборот, все факты говорят о трудных условиях жизни в горах. И если в каких-то горах мы находим много долгожителей, то это не благодаря горному климату и вообще высокогорью, а только благодаря местной воде с низким содержанием кальция. Не можем же мы сказать, что в Якутии относительно много долгожителей только благодаря трескучим морозам. Так и в горах – пониженное парциальное давление кислорода является неблагоприятным фактором для жизни людей.
