DOI: https://doi.org/10.3389/fhumd.2026.1749774
تاريخ النشر: 2026-06-04
المؤلف: Esteban Ortiz‐Prado وآخرون
الموضوع الرئيسي: الارتفاعات العالية ونقص الأكسجين
نظرة عامة
تتناول هذه الفقرة من ورقة البحث التوزيع العالمي للسكان البشر عبر ارتفاعات مختلفة، مع تسليط الضوء على التركيز الكبير للأفراد في الارتفاعات المنخفضة. باستخدام قواعد بيانات جغرافية سكانية، تصنف الدراسة أكثر من 1.8 مليون مدينة وفقًا لإطارين للارتفاع: التصنيف الكلاسيكي (ارتفاع منخفض أقل من 2,500 م وارتفاع عالٍ عند أو فوق 2,500 م) وتصنيف الجمعية الدولية لطب الجبال (الذي يشمل نطاقات ارتفاع منخفض، معتدل، عالٍ، وعالي جدًا). تكشف النتائج أن حوالي 99.26% من السكان العالميين، أو حوالي 7.95 مليار شخص، يقيمون تحت 2,500 م، بينما يعيش فقط 0.74% (حوالي 57.8 مليون شخص) فوق هذا العتبة، بشكل أساسي في مناطق مثل جبال الأنديز، جبال الهيمالايا، وهضبة إثيوبيا.
تؤكد الدراسة على العلاقة بين الارتفاع وأنماط الاستيطان البشري، مشيرة إلى أن الضغط الجوي وتوافر الأكسجين ينخفضان مع الارتفاع، مما قد يفسر ندرة المراكز الحضرية الكبيرة في الارتفاعات العالية. على الرغم من النسبة الصغيرة من السكان الذين يعيشون في بيئات عالية الارتفاع، يواجه هؤلاء الأفراد تحديات فسيولوجية فريدة تعتبر حاسمة للاعتبارات الصحية العامة. يعكس التوزيع الجغرافي غير المتكافئ للسكان في الارتفاعات العالية، لا سيما في آسيا والأنديز، العوامل التاريخية والبيئية التي تؤثر على الاستيطان. بشكل عام، توفر البحث إطارًا كميًا لفهم ديناميات السكان المتعلقة بالارتفاع وتقترح سبلًا لدراسات مستقبلية حول نتائج الصحة وآليات التكيف في سياقات ارتفاعات مختلفة.
مقدمة
تسلط مقدمة الدراسة الضوء على الاهتمام العلمي الطويل الأمد في التأثيرات الفسيولوجية للارتفاع العالي على السكان البشر، متتبعة جذوره لأكثر من خمسة قرون. وضع شخصيات تاريخية رئيسية، مثل توريسيلي، باسكال، ولافوازييه، الأساس لفهم كيفية تأثير توافر الأكسجين المنخفض في الارتفاع على الفسيولوجيا البشرية. وقد وصفت الأبحاث اللاحقة استجابات الجسم الدموية والتنفسية والتمثيلية الحيوية لنقص الأكسجين، مشددة على أن التعرض الحاد والمزمن للارتفاعات العالية يمكن أن يؤثر بشكل كبير على الصحة. التحديات الفسيولوجية التي تطرحها نقص الأكسجين تحت الضغط الجوي تعود أساسًا إلى انخفاض الضغط الجوي، مما يقلل من الضغط الجزئي للأكسجين ($PO_2$) في الهواء المستنشق، مما يؤدي إلى نقص الأكسجين النظامي.
تناقش الفقرة أيضًا التباين في استجابات البشر للارتفاع، والتي تعتمد على التكيف والتكيف. يشير التكيف إلى التغيرات الفسيولوجية القابلة للعكس استجابةً لنقص الأكسجين المستمر، بينما ينطوي التكيف على الصفات الوراثية التي تتطور على مدى الأجيال في السكان الأصليين في الارتفاعات العالية. على الرغم من التصنيفات المعتمدة لنطاقات الارتفاع، يبقى تحديد الارتفاع الذي تصبح فيه التأثيرات الصحية المرتبطة بالارتفاع مهمة أمرًا معقدًا. تشير التقديرات الأخيرة إلى أن حوالي 5.7% من السكان العالميين يعيشون فوق 1,500 متر، مع وجود آثار صحية كبيرة مرتبطة بالإقامة في الارتفاعات العالية، بما في ذلك انخفاض معدلات الوفيات من بعض الأمراض. تهدف الدراسة إلى قياس عدد السكان العالميين المقيمين في مدن على ارتفاعات مختلفة وتحليل توزيعها باستخدام بيانات جغرافية ديموغرافية، مع معالجة الفجوات الموجودة في فهم ديناميات السكان عند ارتفاعات مختلفة.
طرق البحث
في هذا القسم، يتم توضيح المنهجية المستخدمة في الدراسة، مع التركيز على الطرق الإحصائية الوصفية لتحليل خصائص المدن والسكان عبر نطاقات ارتفاعات مختلفة. استخدم الباحثون التكرارات المطلقة والنسبية لتلخيص عدد ونسبة المدن، بالإضافة إلى العدد الإجمالي ونسبة السكان المقيمين في كل فئة ارتفاع. تم تجميع البيانات وإجراء التجميعات الأولية باستخدام Microsoft Excel، بينما تم إجراء تحليلات إضافية والتحقق من النتائج باستخدام برنامج SPSS الإحصائي (الإصدار 24.0).
شملت الدراسة تحليلات مقارنة لتسليط الضوء على الفروق في عدد المدن وتوزيع السكان عبر التصنيفات الارتفاعية المحددة مسبقًا، بما في ذلك كل من التصنيف الثنائي الكلاسيكي وتصنيف ISMM/جمعية الطب البري. من المهم أن نلاحظ أنه لم يتم تطبيق أي اختبارات إحصائية استنتاجية، حيث كانت الدراسة وصفية بحتة وإيكولوجية في طبيعتها. تم حساب جميع النسب بالنسبة إلى العدد الإجمالي للمدن (1,836,630) والسكان العالميين المقدر عددهم بحوالي 8.0 مليار في عام 2024. تم إنشاء التصورات والجدول لتعزيز تفسير أنماط توزيع السكان ضمن سياقات جغرافية وبيئية مختلفة.
النتائج
شملت التحليلات ما مجموعه 1,836,630 مدينة وبلدة. ومن الجدير بالذكر أن الغالبية العظمى، التي تضم 747,904 مدينة، تقع عند مستوى سطح البحر أو بالقرب منه. في المقابل، المدينة الأعلى التي تم تحديدها في الدراسة هي لا رينكونادا، بيرو، التي تقع على ارتفاع 5,100 متر. تسلط هذه النتائج الضوء على التوزيع المتنوع للارتفاعات في المناطق الحضرية على مستوى العالم.
المناقشة
تقدم الدراسة تحليلًا إيكولوجيًا شاملاً لتوزيع السكان البشر العالمي عبر نطاقات ارتفاعات مختلفة، باستخدام بيانات من قاعدة بيانات المدن العالمية ومعلومات الارتفاع من مهمة رادار توبوغرافي المكوك التابعة لناسا. كان الهدف الرئيسي هو قياس عدد السكان المقيمين على ارتفاعات مختلفة، مما يكشف أن 99.28% من السكان العالميين (حوالي 7.95 مليار) يعيشون تحت 2,500 متر، مع تركيزات حضرية كبيرة في الارتفاعات المنخفضة. تشير النتائج إلى انخفاض ملحوظ في كثافة السكان مع زيادة الارتفاع، مع وجود سكان مرتفعين ملحوظين في مناطق مثل الأنديز، الهيمالايا، وهضبة إثيوبيا.
تسلط المناقشة الضوء على التكيفات الفسيولوجية للسكان الذين يعيشون في ارتفاعات عالية، مشددة على الفروق بين السكان التبتيين وسكان الأنديز في استجاباتهم لنقص الأكسجين. تؤكد على التفاعل المعقد بين الارتفاع، الضغوط البيئية، وصحة الإنسان، مشيرة إلى أنه بينما يمكن أن يشكل التعرض الحاد للارتفاعات العالية مخاطر للأفراد غير المتكيفين، فإن السكان المقيمين لفترات طويلة يظهرون آليات تكيف متنوعة. تشير الدراسة أيضًا إلى الآثار الصحية غير المتجانسة المرتبطة بالارتفاع، مقترحة أن يتم اعتبار الارتفاع كعامل سياقي يؤثر على العديد من الضغوط الفسيولوجية والإيكولوجية بدلاً من كونه سببًا مباشرًا للمرض. بشكل عام، تسهم الأبحاث في فهم كيفية تأثير الارتفاع على توزيع السكان ونتائج الصحة، مما يعزز الحاجة إلى منظور دقيق حول المخاطر الصحية المرتبطة بالارتفاع.
القيود
تعترف الدراسة بعدة قيود قد تؤثر على دقة وقابلية تطبيق نتائجها. أولاً، الاعتماد على بيانات نظم المعلومات الجغرافية (GIS)، رغم دقتها، قد يقدم أخطاء في المناطق التي يكون فيها جمع البيانات صعبًا، مثل المناطق النائية أو النامية، مما قد يؤدي إلى تقديرات خاطئة لأعداد السكان عند ارتفاعات مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، قد يؤدي استبعاد السكان المتنقلين أو البدو أو الرعاة من بيانات التعداد إلى تشويه النتائج، لا سيما في المناطق ذات الارتفاعات العالية. يحد نقص المعلومات الديموغرافية التفصيلية، بما في ذلك العمر، الجنس، وحالة الصحة، من قدرة الدراسة على تقديم رؤى دقيقة حول نقاط الضعف المرتبطة بالارتفاع.
علاوة على ذلك، لا يقدر التحليل الإيكولوجي انتشار أو حدوث الأمراض المحددة عبر نطاقات الارتفاع، ولا يستكشف التأثيرات السببية أو الوقائية للارتفاع على نتائج الصحة. يحد التصميم العرضي أيضًا من القدرة على استنتاج السببية أو فحص التأثيرات الصحية الطولية المرتبطة بالعيش في الارتفاعات العالية. أخيرًا، تستند حسابات الضغط الجوي، الضغط الجزئي للأكسجين (PO₂)، النسبة المئوية الفعالة للأكسجين، والتشبع النظري بالأكسجين (SaO₂) إلى المعادلة البارومترية القياسية، التي تفترض ظروف جوية قياسية. لا تأخذ هذه الطريقة في الاعتبار تمامًا التباينات الجغرافية واللاتينية في الضغط الجوي، وبالتالي تعمل فقط كبديل نظري واسع لنقص الأكسجين.
DOI: https://doi.org/10.3389/fhumd.2026.1749774
Publication Date: 2026-06-04
Author(s): Esteban Ortiz‐Prado et al.
Primary Topic: High Altitude and Hypoxia
Overview
This research paper section examines the global distribution of human populations across varying altitudes, highlighting the significant concentration of individuals at lower elevations. Utilizing geospatial and population databases, the study categorizes over 1.8 million cities according to two altitude frameworks: the classical classification (low altitude below 2,500 m and high altitude at or above 2,500 m) and the International Society for Mountain Medicine classification (which includes low, moderate, high, and very high altitude ranges). The findings reveal that approximately 99.26% of the global population, or about 7.95 billion people, resides below 2,500 m, while only 0.74% (approximately 57.8 million people) lives above this threshold, primarily in regions such as the Andes, Himalayas, and Ethiopian Highlands.
The study underscores the relationship between altitude and human settlement patterns, noting that atmospheric pressure and oxygen availability decrease with elevation, which may explain the scarcity of large urban centers at higher altitudes. Despite the small proportion of the population living in high-altitude environments, these individuals face unique physiological challenges that are critical for public health considerations. The uneven geographic distribution of high-altitude populations, particularly in Asia and the Andes, reflects historical and environmental factors influencing settlement. Overall, the research provides a quantitative framework for understanding altitude-related population dynamics and suggests avenues for future studies on health outcomes and adaptation mechanisms in varying altitude contexts.
Introduction
The introduction of the study highlights the long-standing scientific interest in the physiological effects of high altitude on human populations, tracing its roots back over five centuries. Key historical figures, such as Torricelli, Pascal, and Lavoisier, laid the groundwork for understanding how reduced oxygen availability at altitude impacts human physiology. Subsequent research has characterized the body’s circulatory, respiratory, and metabolic responses to hypoxia, emphasizing that both acute and chronic exposure to high altitudes can significantly affect health. The physiological challenges posed by hypobaric hypoxia are primarily due to decreased barometric pressure, which lowers the partial pressure of oxygen ($PO_2$) in inspired air, leading to systemic hypoxia.
The section also discusses the variability in human responses to altitude, which depend on acclimatization and adaptation. Acclimatization refers to reversible physiological changes in response to sustained hypoxia, while adaptation involves heritable traits developed over generations in native high-altitude populations. Despite established classifications of altitude ranges, accurately defining the elevation at which altitude-related health effects become significant remains complex. Recent estimates suggest that approximately 5.7% of the global population lives above 1,500 meters, with significant health implications associated with high-altitude residence, including lower mortality rates from certain diseases. The study aims to quantify the global population residing in cities at various altitudes and to analyze its distribution using geospatial and demographic data, addressing existing gaps in understanding population dynamics at different elevations.
Methods
In this section, the methodology employed for the study is outlined, focusing on descriptive statistical methods to analyze the characteristics of cities and populations across varying altitude ranges. The researchers utilized absolute and relative frequencies to summarize the number and percentage of cities, as well as the total and percentage of the population residing in each altitude category. Data compilation and initial aggregations were conducted using Microsoft Excel, while further analyses and result verification were performed with SPSS statistical software (version 24.0).
The study involved comparative analyses to highlight differences in city counts and population distributions across predefined altitude classifications, including both a classical binary classification and the ISMM/Wilderness Medical Society classification. Importantly, no inferential statistical tests were applied, as the study was purely descriptive and ecological in nature. All percentages were calculated relative to the total number of cities (1,836,630) and the estimated global population of approximately 8.0 billion in 2024. Visualizations and tables were created to enhance the interpretation of population distribution patterns within various geographical and environmental contexts.
Results
The analysis encompassed a total of 1,836,630 cities and towns. Notably, a significant majority, comprising 747,904 cities, are positioned at or near sea level. In contrast, the highest city identified in the study is La Rinconada, Peru, which is located at an altitude of 5,100 meters. These findings highlight the diverse altitudinal distribution of urban areas globally.
Discussion
The study presents a comprehensive ecological analysis of global human population distribution across various altitude ranges, utilizing data from the World Cities Database and elevation information from NASA’s Shuttle Radar Topography Mission. The primary objective was to quantify the population residing at different altitudes, revealing that 99.28% of the global population (approximately 7.95 billion) lives below 2,500 meters, with significant urban concentrations at lower elevations. The findings indicate a marked decline in population density as altitude increases, with notable high-altitude populations in regions such as the Andes, Himalayas, and Ethiopian Highlands.
The discussion highlights the physiological adaptations of populations living at high altitudes, emphasizing the differences between Tibetan and Andean populations in their responses to hypoxia. It underscores the complex interplay between altitude, environmental stressors, and human health, noting that while acute exposure to high altitudes can pose risks for non-acclimatized individuals, long-term residents exhibit various adaptive mechanisms. The study also points to the heterogeneous health effects associated with altitude, suggesting that altitude should be viewed as a contextual factor influencing multiple physiological and ecological stressors rather than a direct cause of disease. Overall, the research contributes to understanding how altitude affects population distribution and health outcomes, reinforcing the need for a nuanced perspective on altitude-related health risks.
Limitations
The study acknowledges several limitations that may affect the accuracy and applicability of its findings. Firstly, the reliance on geographic information system (GIS)-based data, while precise, may introduce inaccuracies in regions where data collection is difficult, such as remote or underdeveloped areas, potentially leading to misestimations of population numbers at various altitudes. Additionally, the exclusion of mobile, nomadic, or pastoralist populations from census data may skew results, particularly in high-altitude regions. The lack of detailed demographic information, including age, sex, and health status, limits the study’s ability to provide nuanced insights into altitude-related vulnerabilities.
Moreover, the ecological analysis does not estimate disease-specific prevalence or incidence across altitude ranges, nor does it explore causal or protective effects of altitude on health outcomes. The cross-sectional design further restricts the ability to infer causality or examine longitudinal health effects associated with high-altitude living. Lastly, the calculations of atmospheric pressure, partial oxygen pressure (PO₂), effective oxygen percentage, and theoretical oxygen saturation (SaO₂) are based on the Standard Barometric Formula, which assumes standard atmospheric conditions. This approach does not fully account for geographic and latitudinal variations in barometric pressure, thus serving only as a broad theoretical proxy for hypoxic stress.