Już w 1876 roku Paul Bert stwierdził, że ujemny wpływ dużej wysokości wynika z obniżonego ciśnienia atmosferycznego oraz towarzyszącej temu niższej prężności tlenu.
Ciśnienie i gęstość atmosfery są bowiem większe bliżej powierzchni ziemi i zmniejszają się w miarę wznoszenia. W związku z mniejszą gęstością powietrza zmniejsza się w nim także stopniowo ilość tlenu. W związku z tymi zjawiskami człowiek, wznosząc się na poziom np. 2000m npm, spotyka się z następującymi zmianami:
- niedotlenienie tkanek (hipoksja), która zaostrza się w warunkach aktywności mięśniowej,
- zwiększona utrata ciepła przez drogi oddechowe, jako skutek niższej temperatury i mniejszej wilgotności powietrza. Również w zależności od nagrzania atmosfery możliwe są różnice w temperaturze ciała.
Dzięki mechanizmom adaptacyjnym organizm ludzki jest w stanie w dużym stopniu przystosować się do czynników, jakie działają na niego w klimacie wysokogórskim. Od 1963 roku fakt ten jest powszechnie wykorzystywany w treningu konkurencji wytrzymałościowych. Trening prowadzony na dużej wysokości i w klimacie górskim przyczynia się do uzyskania lepszych efektów.
Z zespołu czynników działających na ustrój w warunkach obniżonego ciśnienia atmosferycznego wyróżnia się najbardziej hipoksja. Powoduje ona cały szereg modyfikacji w funkcjach organizmu, tak o charakterze ostrych zmian regulacyjnych, jak i zmian aklimatyzacyjnych, występujących podczas dłuższego działania klimatu wysokogórskiego. Wyraźne reakcje hipoksyczne obejmują układy oddychania, krążenia, krew oraz inne systemy i tkanki. Oto krótki opis tych zmian:
Zmiany wentylacji minutowej płuc. Przy tym samym zużyciu tlenu wentylacja płucna zawsze jest większa na wyżynie niż na nizinach, a przy szybkim biegu zbliża się do wartości maksymalnych. Duża częstotliwość oddychania stanowi efektywny trening mięśni oddechowych, prowadzący do zwiększenia maksymalnej wentylacji osiąganej podczas pracy. Po powrocie na niziny wentylacja obniża się minimalnie i przez pewien okres czasu pozostaje podwyższona. Powyżej 2000 m, a szczególnie na dostępnej tylko dla alpinistów, krytycznej wysokości 6000 m, obserwuje się stały wzrost zarówno długu tlenowego jak i stężenie kwasu mlekowego.
Zmiany adaptacyjne organizmu wyrażają się zmianą częstotliwości pracy serca, zmianą ciśnienia krwi, mniejszym rzutem serca (pojemność wyrzutowa) oraz zmianami w składzie krwi. Są one kierowane głównie na polepszenie transportu tlenu do tkanek. Najwyraźniejszemu wpływowi zostaje poddana liczba czerwonych krwinek i ilość zawartej w nich hemoglobiny. Wzrasta ona szybko na wyżynie, co wra z hiperwentylacją powoduje wyraźne modyfikacje w równowadze kwasowo-zasadowej krwi oraz transporcie CO2 – tak ważne dla procesów aklimatyzacji. Obserwuje się dużą utratę wody ustrojowej (wpływ wysokości i ciężkiej pracy fizycznej), co powoduje większą lepkość krwi. Trzeba więc przy ciężkiej pracy treningowej podawać dziennie około 3-4 litry płynów, wskazane jest również dodawanie do napojów zwiększonej dawki cukru – około 300 g dziennie. Po upływie kilku dni liczba erytrocytów i ilość hemoglobiny warunkowane są już powstawaniem nowych krwinek w wyniku czynności krwiotwórczej szpiku (2-3 krotny wzrost). Towarzyszy temu wyraźne wzmożenie “obrotu” żelaza, co wpływa dodatnio na przyswajanie tlenu przez organizm.
Maksymalne zużycie tlenu obniża się stopniowo w miarę wznoszenia i na wysokości 2500-3000 m jest ono 10-15% mniejsze niż na poziomie morza. Później stopniowo wzrasta, ale jeszcze po 20 dniach jest około 8-11% niższe od rejestrowanego na poziomie morza.
Minimalny czas aklimatyzacji do wysokości 2300 m npm wynosi 2-3 tygodnie. Większość badaczy uważa, że po tym okresie fizjologiczne wskaźniki wydolności są już wystarczająco wysokie i dalszy postęp jest już nieznaczny. Zauważono również, że kiedy zawodnik wracał z gór, gdzie intensywnie trenował, to uzyskiwał lepsze niż poprzednio rezultaty, a postęp w treningu był wyraźniejszy. Zwróciło to uwagę fachowców na możliwości zastosowania zaprawy górskiej dla poprawy efektów treningowych.
