Характеристика климатических факторов горной местности

Во время пребывания и занятий спортом в горной местности организм человека испытывает воздействие так называемых абиотических, т.е. не связанных с живой материей факторов окружающей среды. Главными из них являются климатические условия, оказывающие физиологический эффект. Они зависят от широты и высоты местности над уровнем моря, степени расчлененности ее рельефа и других физико-географических особенностей [147, 168]. К характерным факторам горного климата относятся пониженное атмосферное давление и связанное с этим пропорциональное снижение РО2 в воздухе, резкие смены дневных и ночных температур, низкая абсолютная влажность воздуха, интенсивная солнечная радиация, сильные ветры, усиливающие охлаждающий эффект, высокая ионизация воздуха с преобладанием отрицательно или положительно заряженных ионов, а также, возможно, и другие, пока недостаточно изученные физические и химические модификаторы. Все они, являясь потенциально стрессорными, действуют на организм не изолированно, а в комплексе, причем их сочетание варьирует. Высказывается мнение, что именно поэтому человек по-разному переносит одинаковые высоты в разных горных районах и, наоборот, одинаковые функциональные сдвиги могут отмечаться на разных высотах. Объясняется это по крайней мере двумя причинами: во-первых, специфическим воздействием разных горных регионов, имеющих свои географические особенности и различающихся факторами и сочетаниями факторов природной среды, и, во-вторых, широкими индивидуальными различиями в переносимости этих условий. Есть люди, обладающие высокой устойчивостью к дефициту кислорода и другим экстремальным факторам горной среды. Однако даже среди спортсменов встречаются лица со сниженной переносимостью гипоксии.

Очень коротко остановимся на характеристике отдельных особенностей горного климата.

Температурный фактор. С увеличением высоты среднегодовая температура воздуха постепенно снижается на 0,5°C на каждые 100 м, причем в разные сезоны года и в разных географических районах она снижается не одинаково: зимой медленнее, чем летом, составляя соответственно 0,4°C и 0,6°C. На Кавказе среднее убывание температуры в летнее время составляет 6,3о-6,8°C/км, на Памире - до 9°C [17]. Согласно таблице международной стандартной атмосферы, которая аппроксимирует средние годовые условия в умеренных широтах, средняя температура воздуха на высоте 3000 м составляет минус 4,5°C и на высоте 4000 м - минус 11°C.

Влажность воздуха. Влажность - это количество водяного пара в воздухе. Различают абсолютную влажность в мм рт.ст. или в граммах на 1 м3 воздуха или относительную влажность воздуха как процентное отношение реального давления водяного пара к давлению насыщенного пара при той же температуре. Парциальное давление водяного пара, как правило, равно примерно 1 % давления на уровне моря. И поскольку давление насыщенного водяного пара определяется только температурой воздуха, то в горных районах, где температура снижена, парциальное давление водяного пара также мало. Уже на высоте 2000 м влажность воздуха в два раза меньше, чем на уровне моря, а на больших горных высотах воздух становится практически "сухим". Это обстоятельство имеет троякое значение: влияет на величину РО2, меняет условия солнечной радиации и усиливает потерю жидкости организмом не только путем испарения с поверхности кожи, но и через легкие при гипервентиляции. Отсюда проистекает важность обеспечения адекватного питьевого режима в горах, т.к. обезвоживание организма снижает работоспособность.

Солнечная радиация. На горных высотах сильно возрастает напряжение лучистой энергии солнца в связи с большой сухостью и прозрачностью атмосферы и ее меньшей плотностью. При подъеме до высоты 3000 м суммарная солнечная радиация увеличивается в среднем на 10 % на каждые 1000 м. Наибольшие изменения обнаруживаются со стороны ультрафиолетовой радиации: ее интенсивность увеличивается в среднем на 3-4 % на каждые 100 м подъема на высоту. На организм оказывают воздействие как видимые (световые), так и невидимые (инфракрасные и наиболее биологически активные ультрафиолетовые) солнечные лучи. Под влиянием солнечных лучей возникает загар, активируются обменные процессы, повышается иммунитет, улучшается питание тканей, общее состояние, аппетит, сон.

Солнце оказывает противорахитическое и закаливающее действие, благодаря чему используется метод солнцелечения. Однако чрезмерно интенсивное воздействие солнечных лучей может привести к ожогам, солнечному удару, сердечно-сосудистым и нервным расстройствам, обострению хронических воспалительных процессов.

С набором высоты возросшая биологическая эффективность ультрафиолетовой радиации способна вызвать кожную эритему, кератит (воспаление роговицы глаз), а при более длительном воздействии - рак кожи и ее старение, катаракту. При высоких дозах УФ облучения происходит угнетение иммунитета [136, 213].

Атмосферное давление. По мере увеличения высоты атмосферное давление падает, тогда как концентрация кислорода, равно как и процентное содержание других газов, в пределах атмосферы остаются постоянными. По сравнению с уровнем моря атмосферное давление на высоте 3000 м ниже на 31 % и на высоте 4000 м - на 39 %, причем на одних и тех же высотах оно увеличивается от высоких широт к низким и в теплый период оно обычно выше, чем в холодный.

Снижение Рв оказывает неблагоприятный эффект на здоровый организм человека, вызывая болезненные ощущения лишь при быстром его падении через влияние на давление газов в замкнутых полостях и в полостях, имеющих сообщение с наружным воздухом при помощи сжимаемых отверстий (барабанная полость, внутреннее ухо, придаточные полости носа, лобные пазухи, кишечник). Более выраженное действие перепады давлений оказывают на лиц, высокочувствительных к этому фактору - метеопатов, вызывая у них плохое самочувствие, и на лиц, страдающих некоторыми заболеваниями (аллергическими болезнями, ревматизмом и пр.).

Парциальное давление кислорода - РО2. При медленном наборе высоты отрицательное действие гипобарии проявляется за счет эффекта снижения РО2, которое на высоте 3000 м уменьшается во вдыхаемом воздухе со 159 до 110 мм рт.ст. и на высоте 4000 м до 98 мм рт.ст., в альвеолярном - со 105 до 62 и 50 мм рт.ст. соответственно, а SаО2 - с 98 до 90 и 85 % (табл. 1).

Уменьшение РО2 приводит к - гипоксемии и недонасыщению кислородом гемоглобина. В ткани поступает недостаточное количество О2 и развивается гипоксия. Организм стремится нормализовать кислородное снабжение с помощью трех основных реакций или же приспосабливается к жизни на "голодном кислородном пайке".

В первые годы изучения проблемы в рамках прикладной спортивной медицины акклиматизация к условиям среднегорья рассматривалась многими специалистами как равнозначная акклиматизации к гипоксии. В большинстве работ учитывалось только влияние пониженного парциального давления кислорода в атмосферном воздухе и почти не принимались во внимание остальные факторы горного климата [44, 61, 73, 123]. Только отдельные специалисты считали, что высотная акклиматизация - это прежде всего адаптация к гипокапнии* [17, 19]. Многие авторы, считая гипоксическую гипоксию доминирующим фактором горного климата, не учитывали комплексного воздействия на человека остальных факторов внешней среды, которые также влияли на уровень спортивной работоспособности.

Вместе с тем, в ряде работ по климатофизиологии приводятся данные о том, что на одинаковых высотных уровнях, но в разных горных местностях обнаружены далеко не одинаковые вегетативные реакции на действие основных климатических факторов. Приводятся данные,которые подтверждают, что человек не одинаково переносит равные высоты в разных горных районах. И наоборот, одинаковые функциональные сдвиги могут отмечаться на разных уровнях. Это объясняется двумя причинами: специфическим воздействием на человека разных горных районов, имеющих свои географические особенности и различающихся сочетаниями факторов природной среды, и широкими индивидуальными различиями в переносимости этих условий [4, 5, 16, 130, 252]. В связи с этим было выдвинуто положение об интегральном влиянии горного климата на человека [103].

В связи с этим была разработана многокомпонентная математическая модель, учитывающая влияние на организм человека трех основных факторов горной среды: парциального давления кислорода, температуры и влажности воздуха [126]. Это позволило выразить интегральное действие указанных факторов в виде единого биоклиматического показателя, названного "эффективной высотой". Оказалось, что "эффективная высота", как правило, не совпадает с абсолютной высотой и очень чутко реагирует на изменения составляющих ее факторов. Благодаря постоянным изменениям внешней среды в горах человек как бы подвергается вертикальным перемещениям, что образно можно сравнить с раскачиванием на гигантских качелях.

Использование критерия "эффективной высоты" позволило более четко проследить территориальные различия в уровне возникновения и развития горной патологии, чем по одному парциальному давлению кислорода, и типизировать горные страны по этому признаку [126].

В настоящее время не вызывает сомнения факт, что чем выше человек поднимается в горы, тем к большему изменению климатических факторов он должен адаптироваться и тем значительнее у него снижается работоспособность.

Изменение усредненных показателей основных факторов климата при подъеме в горы приводится в табл.1 и на рис.1.