فشار جو در سطح دریا برابر با ۷۶۰ میلی‌متر جیوه و در قله کوه اورست حدود ۲۵۰ میلی‌متر جیوه است. فشار هوا در سطح زمین ثابت نیست. برای مثال، میانگین فشار جو در کوه اورست در دی‌ماه ۲۴۳ میلی‌متر جیوه و در خرداد و تیرماه تقریباً برابر با ۲۵۵ میلی‌متر جیوه است.

اگرچه فشار جو تغییر می‌کند، اما درصد گازهای تنفسی موجود در هوا از سطح دریا تا ارتفاعات بالا ثابت می‌ماند. در هر ارتفاعی، هوا شامل ۲۰/۹۳ درصد اکسیژن، ۰/۰۳ درصد دی‌اکسیدکربن و ۷۹/۰۴ درصد نیتروژن است. تنها فشارهای جزئی (سهمی) تغییر می‌کنند. تغییر در فشار جزئی اکسیژن اثر مهمی بر شیب فشار بین خون و بافت‌های بدن می‌گذارد. همچنین با افزایش ارتفاع، دمای هوا به ازای هر ۱۵۰ متر، یک درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد.

به علت سردی هوا در ارتفاع، رطوبت مطلق کمتر است. هوای خشک‌تر می‌تواند منجر به از دست رفتن آب بدن از طریق افزایش دفع نامحسوس آب شود و همچنین تبخیر آب ناشی از عرق‌ریزی در هنگام فعالیت را بیشتر کند. شدت تابش خورشید نیز به دلیل نازک‌تر و خشک‌تر بودن جو در ارتفاع افزایش می‌یابد.

پاسخ های تنفسی در ارتفاع

تاثیر ارتفاع بر فعالیت های ورزشی

تغییرات در شیب فشار انتشار اکسیژن در ارتفاع ۲۴۳۹ متر

فشار اکسیژن سرخرگی در سطح دریا حدود ۱۰۰ میلی‌متر جیوه است که در ارتفاع ۲۴۳۹ متری به ۶۰ میلی‌متر جیوه کاهش می‌یابد. فشار اکسیژن در عضله در سطح دریا ۴۰ میلی‌متر جیوه است و در همان ارتفاع نیز ۴۰ میلی‌متر جیوه باقی می‌ماند. در نتیجه، شیب انتشار اکسیژن از ۶۰ میلی‌متر جیوه در سطح دریا به ۲۰ میلی‌متر جیوه در ارتفاع ۲۴۳۹ متری کاهش پیدا می‌کند.

تغییرات حداکثر اکسیژن مصرفی در ارتفاع

کاهش فشار سهمی اکسیژن جو (کمتر از ۱۲۰ میلی‌متر جیوه) با افزایش ارتفاع (بالاتر از ۱۶۰۰ متر) موجب کاهش VO₂max می‌شود. در ارتفاعات کمتر از ۱۶۰۰ متر، ارتفاع اثر اندکی بر VO₂max و عملکرد استقامتی دارد. اما در ارتفاعات بالاتر از ۱۶۰۰ متر، VO₂max تقریباً به‌ازای هر ۱۰۰۰ متر افزایش ارتفاع، ۱۱ درصد کاهش می‌یابد.

پاسخ‌های قلبی–عروقی در ارتفاع

  • حجم پلاسما بلافاصله پس از رسیدن به ارتفاع شروع به کاهش می‌کند و پس از چند هفته به حالت پایدار (فلات) می‌رسد.
  • پیامد این کاهش، افزایش تعداد گلبول‌های قرمز در هر واحد خون است.
  • انجام فعالیت‌های زیر بیشینه در ساعات اولیه حضور در ارتفاع باعث افزایش ضربان قلب و کاهش حجم ضربه‌ای (به علت کاهش حجم پلاسما) می‌شود.
  • برون‌ده قلبی پس از حدود ۱۰ روز اقامت در ارتفاع، هنگام انجام فعالیتی معین پایین‌تر از سطح دریا است؛ علت این موضوع افزایش اختلاف اکسیژن سرخرگی–سیاهرگی می‌باشد.

سازگاری‌های متابولیک در ارتفاع

به دلیل محدودیت اکسیژن، تولید انرژی در فعالیت‌های زیر بیشینه بیشتر به‌صورت بی‌هوازی انجام می‌شود. با این حال، سطح اسید لاکتیک در فعالیت‌های بیشینه نسبت به سطح دریا کمتر است.

فعالیت‌های استقامتی در ارتفاع

فعالیت‌های هوازی بیش از سایر فعالیت‌ها تحت تأثیر شرایط کم‌فشار محیط قرار می‌گیرند. در قله اورست، VO₂max تنها ۱۰ تا ۲۵ درصد از مقادیر سطح دریا است. بنابراین، افرادی که ظرفیت هوازی بیشتری دارند، می‌توانند کار معینی را با خستگی کمتر و فشار قلبی–عروقی کمتر انجام دهند.

فعالیت‌های سرعتی در ارتفاع

ورزش در اتفاع

فعالیت‌های سرعتی که کمتر از یک دقیقه طول می‌کشند، معمولاً در ارتفاعات متوسط دچار اختلال نمی‌شوند؛ زیرا نیاز زیادی به دستگاه انتقال اکسیژن و متابولیسم هوازی ندارند. همچنین، هوای رقیق‌تر در ارتفاع باعث کاهش مقاومت آیرودینامیکی می‌شود. برای نمونه، در المپیک ۱۹۶۸ مکزیکوسیتی، هوای رقیق به بهبود عملکرد دونده‌های سرعتی و پرش‌کنندگان طول کمک کرد.

سازش‌پذیری با ارتفاع

زندگی در ارتفاع موجب سازگاری بدن با کمبود اکسیژن می‌شود، اما این سازگاری هرگز نمی‌تواند کمبود اکسیژن را به‌طور کامل جبران کند. حتی ورزشکاران استقامتی که سال‌ها در ارتفاع زندگی کرده‌اند، نمی‌توانند به سطح عملکرد و یا میزان VO₂max در سطح دریا دست یابند.

سازگاری‌های خون

غلظت اریتروپویتین خون طی سه ساعت نخست پس از رسیدن به ارتفاع افزایش می‌یابد و پس از ۲۴ تا ۴۸ ساعت به حداکثر می‌رسد. در نتیجه، تعداد گلبول‌های قرمز در هفته اول حضور در ارتفاع افزایش پیدا می‌کند. زندگی به مدت ۶ ماه در ارتفاع ۴۰۰۰ متری می‌تواند حجم کل خون را حدود ۹ تا ۱۰ درصد افزایش دهد.

سازگاری‌های عضله در ارتفاع

پس از ۴ تا ۶ هفته توقف در ارتفاع، سطح مقطع هر دو نوع تار عضلانی و حجم کل عضله کاهش می‌یابد (علت دقیق این موضوع هنوز مشخص نیست). این کاهش توده عضلانی موجب کاهش فعالیت آنزیمی، کاهش توانایی تولید ATP و افت عملکرد می‌شود.

تاثیر ارتفاع بر فعالیت های ورزشی

سازگاری‌های قلبی–عروقی در ارتفاع

یکی از مهم‌ترین سازگاری‌ها در ارتفاع، افزایش تهویه ریوی در حالت استراحت و هنگام فعالیت است (در ارتفاع ۴۰۰۰ متری، حدود ۵۰ درصد افزایش).

افزایش تهویه (هیپرونتیلاسیون) باعث کاهش CO₂ و در نتیجه آلکالوز خون می‌شود. برای جلوگیری از آلکالوز غیرطبیعی، سطح بیکربنات خون در طول اقامت در ارتفاع کاهش یافته و در سطح پایین باقی می‌ماند. کاهش VO₂max که در روزهای نخست حضور در ارتفاع رخ می‌دهد، طی چند هفته قرار گرفتن در معرض هیپوکسی اندکی بهبود می‌یابد. تحقیقات نشان داده است که ظرفیت هوازی پس از ۱۸ تا ۵۷ روز ماندن در ارتفاع بدون تغییر باقی می‌ماند.

تمرین در ارتفاع برای بهبود عملکرد در سطح دریا

افزایش گلبول‌های قرمز و هموگلوبین در ارتفاع، انتقال اکسیژن را هنگام بازگشت به سطح دریا بهبود می‌دهد. اگرچه شواهد نشان می‌دهند این تغییر موقتی و زودگذر است (چند روز بیشتر دوام ندارد)، اما می‌تواند به‌عنوان یک مزیت رقابتی کوتاه‌مدت برای ورزشکار محسوب شود.

تمرین در ارتفاع برای بهبود عملکرد در ارتفاع

  • انجام مسابقه در ۲۴ ساعت اول حضور در ارتفاع اختلال زیادی در عملکرد ایجاد نمی‌کند.
  • پس از ۲۴ ساعت، پاسخ‌های فیزیولوژیکی مانند کاهش آب بدن، اختلال خواب و … بروز می‌کنند.
  • بهترین روش، تمرین در ارتفاعی بالاتر از محل مسابقه به مدت ۲ تا ۶ هفته است.
  • ارتفاع مناسب برای تمرین و سازگاری بین ۱۵۰۰ تا ۳۰۰۰ متر توصیه می‌شود.
  • به دلیل کاهش ظرفیت فعالیت در روزهای نخست حضور در ارتفاع، شدت تمرین باید حدود ۶۰ تا ۷۰ درصد شدت تمرین در سطح دریا باشد.
  • پس از ۱۰ تا ۱۴ روز می‌توان شدت تمرین را به تدریج افزایش داد.