Текст книги "Биология. Человек. 8 класс"

§ 23. Движение крови по сосудам. Регуляция кровоснабжения

1. По каким законам движется кровь в организме?

2. Как изменяется артериальное давление крови и как его измерить?

3. Как изменяется скорость кровотока в артериях, капиллярах и венах?

4. В чём причина пульса?

5. Как распределяется кровь в организме?

6. Отчего нарушается артериальное давление?

7. Чем опасна гипертония?

Причина движения крови – работа сердца, которая создаёт разность давления между началом и концом сосудистого русла. Кровь, как и всякая жидкость, движется из области высокого давления в область, где оно ниже. Самое высокое давление в аорте и лёгочных артериях, самое низкое – в нижней и верхней полых венах и в лёгочных венах. Поэтому кровь движется в направлении от артериальной системы сосудов к венозной.

Давление крови снижается постепенно, но не равномерно. В артериях оно самое высокое, в капиллярах – ниже, в венах оно падает ещё больше, поскольку много энергии затрачивается на проталкивание крови через систему капилляров: при движении кровоток испытывает сопротивление, которое зависит от диаметра сосуда и вязкости крови.

Артериальное давление крови. Первая особенность артериального давления в том, что оно неодинаково: чем дальше от сердца находится артериальный сосуд, тем давление в нём меньше. Между тем знать артериальное давление необходимо, так как оно является важным показателем здоровья. Чтобы получать сравнимые результаты, было решено измерять артериальное давление у человека в плечевой артерии и выражать его в миллиметрах ртутного столба.

Второй особенностью артериального давления является то, что оно зависит от фазы сердечных сокращений. Давление в артериях максимально, когда кровь выталкивается из желудочков, и минимально перед открытием полулунных клапанов. Максимальное давление называют верхним, минимальное – нижним. Записывают артериальное давление (АД) в виде дроби: в числителе ставят верхнее давление, в знаменателе – нижнее. АД = ¹⁴⁰/₇₀ означает, что у человека верхнее давление 140 мм рт. ст., а нижнее – 70 мм рт. ст. Для измерения артериального давления применяется тонометр (рис. 67).

Рис. 67. Измерение артериального давления тонометром: 1 – фонендоскоп; 2 – манжета; 3 – манометр; 4 – груша для накачивания воздуха в манжету с клапаном для сбрасывания давления

Манжету тонометра надевают на плечо, и с помощью резиновой груши накачивают в неё воздух. Фонендоскоп прикладывают к месту локтевого сгиба там, где проходит плечевая артерия. В начале измерения в манжете создают давление, превышающее верхнее давление крови в плечевой артерии. Звуков в это время в фонендоскопе не слышно. После этого открывают винтовой клапан и постепенно выпускают воздух. Момент появления в фонендоскопе пульсирующих звуков соответствует верхнему давлению, а их исчезновение – нижнему.

Скорость кровотока. Скорость движения крови зависит от площади поперечного сечения сосудов, через которые она проходит. Зависимость обратно пропорциональная. Аорта имеет поперечное сечение 1 см², нижняя и верхняя полые вены, собирающие кровь, вытолкнутую сердцем через аорту, в сумме составляют 2 см². Зная эту закономерность, легко вычислить, что скорость тока в нижней и верхней полых венах будет в два раза меньше, чем в аорте. И действительно, примерная скорость крови в аорте 50 см/с, а в полых венах лишь 25 см/с. В капиллярах, общая площадь сечения которых почти в 1000 раз превышает площадь сечения аорты, кровь будет двигаться в 1000 раз медленнее.

Чтобы убедиться в этом, измерим скорость кровотока в сосудах ногтевого ложа и подсчитаем, во сколько раз она меньше скорости в аорте и в полых венах.

Лабораторная работа

Измерение скорости кровотока в сосудах ногтевого ложа

Оборудование: секундомер или часы с секундной стрелкой.

Предварительные пояснения. Сосуды ногтевого ложа включают не только капилляры, но и мельчайшие артерии, называемые артериолами. Для определения скорости кровотока в этих сосудах надо узнать длину пути S, которую пройдёт кровь от корня ногтя до его вершины, и время t, которое ей для этого потребуется.

Тогда по формуле V = ^S/_т мы сможем узнать среднюю скорость кровотока в сосудах ногтевого ложа.

Ход опыта

1. Измерим длину ногтя от основания до верхушки, исключив прозрачную часть ногтя, которую обычно срезают: под ней нет сосудов (рис. 68, А).

2. Определим время, которое необходимо крови для преодоления этого расстояния. Для этого указательным пальцем нажмём на пластинку ногтя большого пальца так, чтобы он побелел. При этом кровь будет вытеснена из сосудов ногтевого ложа. Теперь освободим сжатый ноготь и измерим время, за которое он покраснеет. Этот момент и укажет нам время, за которое кровь проделала свой путь.

3. После этого по формуле рассчитаем скорость кровотока. Полученные данные сравним со скоростью кровотока в аорте. Объясните разницу.

Рис. 68. А – измерение скорости наполнения сосудов ногтевого ложа: 1 – измерение длины ногтевой пластинки; 2 и 3 – определение времени, за которое происходит наполнение сосудов ногтевого ложа; Б – приём измерения пульса лучевой артерии

Оценка результатов

У большинства людей получается около 1–0,5 см/с. Это в 50–100 раз меньше, чем в аорте, и в 25–50 раз меньше, чем в полых венах. Медленное течение крови в капиллярах даёт возможность тканям получить из крови питательные вещества и кислород и отдать ей углекислый газ и продукты распада.

Пульс. При каждом сокращении сердца стенки артерий приходят в колебание. Толчкообразные колебания стенок артериальных сосудов, вызванные растяжением стенок аорты и поступлением в них крови из желудочка, называют пульсом. Пульсовые колебания проходят по артериям и гасятся в капиллярах. Число и сила сердечных толчков отражаются на пульсовой волне. Поэтому по пульсу можно судить не только о числе сердечных толчков, но и о их силе, частоте, кровенаполнении сосудов и других показателях, важных для здоровья (рис. 68, Б).

Лабораторная работа

Опыт, доказывающий, что пульс связан с колебаниями стенок артерий, а не с толчками, возникающими при движении крови

Предварительные пояснения. Чтобы решить эту задачу, надо на каком-то участке артерии остановить движение крови, но так, чтобы стенки артерий могли продолжать колебаться. Для этого найдите пульс на лучевой артерии (см. рис. 68, Б). Прощупайте пульс четырьмя пальцами. Наметьте точку а, ближайшую к большому пальцу исследуемой руки, и точку b, наиболее удалённую от большого пальца. Кровь течёт от точки b к точке а.

Ход опыта

Если зажать артерию в точке а, движение крови на участке bа будет остановлено. Однако стенка артерии в точке b будет продолжать колебаться, и пульс в этой точке будет прощупываться.

Теперь зажмите артерию в точке b. В результате вы не только остановите кровь, но и прекратите распространение пульсовой волны, которая не сможет пройти через участок b. В этом случае в точке а пульс ощущаться не будет.

Оценка результатов

Пульсовая волна передаётся по стенке артерий и не зависит от наличия или отсутствия кровотока. Пульс прощупывается выше места, где артерия перетянута, а ниже этого места отсутствует и кровоток, и пульс, потому что, прижимая стенки артерий друг к другу, мы не только останавливаем кровь, но и останавливаем колебание стенок артерий.

Распределение крови в организме. Лучше всего снабжаются кровью активно работающие органы. Дозировка поступающих питательных веществ и кислорода достигается путём уменьшения или расширения диаметра капилляров. Благодаря тому что в них создаётся большое давление, через них проходит много крови. Если же давление крови падает, часть капилляров сужается и через них кровь не проходит.

Поддержание постоянства артериального давления. Если человек здоров, то при нагрузках повышается лишь верхнее артериальное давление, а нижнее меняется незначительно.

Относительное постоянство артериального давления поддерживают рецепторы, расположенные в стенках кровеносных сосудов. Особенно их много в сонных артериях, несущих кровь к головному мозгу. Когда артериальное давление опускается до нижней допустимой границы, возникают рефлексы, увеличивающие силу сердечных сокращений и сужающие кровеносные сосуды. Это приводит к повышению давления. Если же артериальное давление излишне поднимается, сила и частота сердечных сокращений снижаются, сосуды расширяются и давление падает. Регуляция кровяного давления происходит непрерывно, и оно постоянно колеблется, не выходя за пределы, необходимые для кровоснабжения органов. Нервная регуляция давления поддерживается гуморальной регуляцией.

Нарушения артериального давления. Стойкое повышение артериального давления называют гипертонией. Оно происходит за счёт сужения (спазма) артериол – мелких артериальных сосудов. При этом нарушается кровоснабжение тканей и возникает угроза разрыва стенки какого-либо сосуда. Питание соответствующего участка ткани нарушается, и может развиться омертвление – некроз. Если кровоизлияние произошло, например, в головном мозге или в сердце, может наступить быстрая смерть. Кровоизлияние в мозг нарушает мозговое кровообращение, ткани мозга повреждаются, развивается инсульт (рис. 69). Кровоизлияние в мышцу сердца приводит к нарушению его кровоснабжения и, как следствие, к омертвлению участка мышечной ткани. Это называют инфарктом миокарда.

Низкое давление – гипотония также нарушает кровоснабжение органов и ведёт к ухудшению самочувствия.

Рис. 69. Компьютерная томограмма пациента с инсультом головного мозга. Обширное повреждение выделено кругом

АРТЕРИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ КРОВИ, СКОРОСТЬ КРОВОТОКА, ПУЛЬС, ГИПЕРТОНИЯ И ГИПОТОНИЯ, ИНСУЛЬТ, ИНФАРКТ. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ КРОВИ: ТОНОМЕТР, ФОНЕНДОСКОП.

Вопросы

1. Что является причиной движения крови по сосудам?

2. Как изменяется давление крови в артериях, венах и капиллярах?

3. Какое артериальное давление считают верхним, а какое – нижним?

4. Как измеряют давление с помощью тонометра и фонендоскопа?

5. Почему при переходе от одной деятельности к другой кровоснабжение органов изменяется?

6. Чем опасно повышение артериального давления?

7. Что такое инсульт и что такое инфаркт миокарда?

Задания

1. Под руководством учителя потренируйтесь в измерении кровяного давления с помощью тонометра или автоматического прибора.

2. Узнайте у своих родителей, бабушек и дедушек величины их кровяного давления и сравните с нормой.

3. Итальянский учёный Анджело Моссо положил человека поверх больших, но очень чувствительных весов и уравновесил их (рис. 70). Когда он предложил испытуемому решить арифметическую задачу, его голова стала опускаться вниз. Объясните этот опыт.

Рис. 70. Опыт Моссо

4. Закономерности движения крови по сосудам впервые в 1628 г. описал английский врач и анатом Уильям Гарвей. Используя дополнительную литературу и ресурсы Интернета, подготовьте сообщение или презентацию о его работе.

§ 24. Гигиена сердечно-сосудистой системы. Первая помощь при заболевании сердца и сосудов

1. Как под действием постоянных нагрузок и правильной тренировки изменяется работа сердца?

2. Всегда ли большая масса сердца – признак здоровья?

3. Каковы последствия гиподинамии и вредных привычек – курения, потребления алкоголя?

4. Как оказать первую помощь человеку при стенокардии, гипертоническом кризе?

Сердце тренированного и нетренированного человека. При физической нагрузке обмен веществ в организме возрастает, усиливается потребление кислорода и питательных веществ, больше выделяется продуктов распада. Поэтому работа сердца усиливается. Усиление сердечной деятельности может произойти как за счёт увеличения частоты сердечных сокращений, так и за счёт выброса большего количества крови при каждом сокращении. Количество крови, выбрасываемое сердцем за один сердечный цикл, называется ударным объёмом сердца.

Ударный объём сердца нетренированного человека небольшой, так как сердечная мышца слаба и не может вытолкнуть большое количество крови. Поэтому усиление кровообращения происходит преимущественно за счёт возрастания частоты сердечных сокращений. Но при этом сокращается время, приходящееся на паузу сердца, и сердце мало отдыхает и быстро устаёт.

У тренированных людей усиление работы сердца происходит в основном за счёт увеличения ударного объёма, то есть количества крови, выбрасываемого в аорту при каждом сокращении. Потому период отдыха сердца уменьшается мало и сердце успевает отдыхать. В этом случае говорят: сердце работает экономно. При очень высоких нагрузках сердце тренированного человека может увеличить свою работоспособность не менее чем в два раза за счёт ударного объёма и в три раза за счёт частоты сердечных сокращений. Итого в шесть раз. Сердце нетренированного человека может усилить работоспособность примерно в три раза только за счёт частоты сердечных сокращений.

Правила тренировки сердечно-сосудистой системы. Сердце – мышечный орган и, как всякая мышца, нуждается в кислороде и питательных веществах. Попытка нетренированного человека сразу приступить к большим нагрузкам обычно приводит не только к утомлению мышц, но и к кислородному голоданию, а сердце очень чувствительно к недостатку кислорода.

С другой стороны, известно, что слабые нагрузки тренировочного эффекта не дают. Поэтому нагрузка должна не только постепенно наращиваться, но и правильно дозироваться.

Большое значение приобретает правильное соотношение работы и отдыха: чем сильнее и интенсивнее работало сердце во время тренировок, тем реже оно будет сокращаться во время отдыха. Такой режим наиболее благоприятен для восстановления сердечной деятельности.

Размеры сердца и здоровье. Можно предположить, что в результате тренировки сердце крепнет, становится больше и сильнее. Это действительно так, но далеко не всегда увеличение массы сердца говорит о его выносливости и высокой работоспособности.

Большая масса сердца может развиваться у любителей алкогольных напитков. При недостатке активности и злоупотреблении спиртными напитками, особенно пивом, волокна сердечной мышцы частично разрушаются и замещаются соединительной тканью, клетки которой накапливают жир. В результате масса сердца увеличивается за счёт ткани, которая сокращаться не может. Несмотря на свою подчас значительную величину, такое сердце обладает малой мощностью и подвержено различным заболеваниям.

Последствия гиподинамии. Гиподинамия – это недостаток двигательной активности. Вследствие этого не только слабеют мышцы сердца и тела, но и происходят другие нарушения (см. § 14). Например, при недостаточной двигательной нагрузке истончаются кости, а содержащийся в них кальций поступает в кровь. Он оседает на стенках сосудов, из-за чего сосуды становятся ломкими, теряют эластичность и легко повреждаются. Потерявшая эластичность стенка не может при необходимости расширяться, и поддержание нормального артериального давления крови в сосудах затрудняется.

Влияние курения. Под действием веществ, содержащихся в табачном дыме, сердце начинает работать сильнее и чаще, а сосуды суживаются. Это приводит к стойкому повышению артериального давления.

Особенно часто у курящих людей страдают артерии ног. Из-за нарушения регуляции происходит устойчивый спазм сосудов. Их стенки смыкаются, и кровообращение мышц затрудняется. Развивается болезнь, которую называют перемежающейся хромотой. Она проявляется в том, что во время ходьбы внезапно начинается резкая боль в мышцах ног, и человек вынужден останавливаться. После 1–2 мин отдыха он вновь способен идти, но вскоре боль возобновляется. Из-за недостатка кислорода постепенно может развиться омертвление тканей (гангрена). Нередко дело кончается ампутацией стопы, а иногда даже всей ноги.

Первая помощь при стенокардии. Стенокардию в народе называют «грудной жабой» из-за болевых приступов (сжимающих и давящих) в центральной или левой части грудной клетки. Нередко боль распространяется на шею, нижнюю челюсть, левую руку. Приступы возникают внезапно, обычно длятся несколько минут (не более 10–15) и сопровождаются слабостью, чувством страха. Причина стенокардии – сужение коронарных артерий и ослабление кровоснабжения некоторых участков сердца (рис. 71). Если кровь не поступает долго, может произойти омертвление тканей этого участка (инфаркт).

Как правило, сосуды сужаются из-за отложения на их внутренних стенках жироподобных веществ – холестерина и некоторых других соединений (рис. 72). Эти отложения называют атеросклеротическими бляшками. Они могут не только сузить просвет сосуда, но даже полностью перекрыть ток крови.

Рис. 71. Нарушение кровотока в коронарной артерии. Это может стать причиной стенокардии

Рис. 72. Поперечный разрез артерий: А – нормальный сосуд; Б – просвет сосуда сужен из-за отложений на внутренней стенке артерии

Во время приступа стенокардии желателен полный покой, удобное неподвижное положение тела, так как дополнительная физическая нагрузка может резко ухудшить состояние больного. Если он упал, ни в коем случае до вызова скорой медицинской помощи не следует перекладывать или переносить его. Необходимо лишь дать ему таблетку какого-нибудь препарата, расширяющего сосуды сердца (валидол, нитроглицерин).

Выявить нарушения деятельности сердца можно с помощью электрокардиографа.

При возбуждении миокарда вокруг сердца создаётся электрическое поле, силовые линии которого распределяются по всему телу. При возбуждении и сокращении предсердий и желудочков величина и направление электрического поля изменяются. Это можно зарегистрировать, наложив электроды прибора на определённые точки тела. Кривую, отражающую колебания электрического поля сердца, называют электрокардиограммой (ЭКГ).

По виду ЭКГ можно определить ритм сокращений и особенности работы сердца. При заболеваниях сердца или нарушениях его регуляции форма зубцов и интервалов ЭКГ меняется, поэтому электрокардиография является важнейшим методом диагностики сердечно-сосудистых заболеваний.

Сравнивая нынешнюю кардиограмму со сделанными ранее, можно узнать, как изменилась работа сердца или как проходит процесс лечения. Поэтому ранее сделанные электрокардиограммы надо обязательно сохранять.

Первая помощь при гипертоническом кризе. При резком повышении артериального давления человек испытывает ощущение жара. Кожа лица краснеет, учащается сердцебиение, в области сердца появляются колющие боли. Могут быть тяжесть и боли в области затылка. Иногда это сопровождается тошнотой и рвотой.

Оказывающий первую помощь должен посадить больного в кресло или положить в постель и дать ему препараты, снижающие давление, которые были рекомендованы ему раньше врачом. Для того чтобы обеспечить отток крови от головы, на стопы или икроножные мышцы можно наложить горчичники.

Страдающие гипертонической болезнью не должны потреблять много жидкости, злоупотреблять животными жирами и пряностями, так как это содействует накоплению жидкости в организме, а следовательно, и повышению артериального давления. Необходимо избегать стрессовых и конфликтных ситуаций. Категорически запрещается курить и употреблять спиртные напитки.

Лабораторная работа

Функциональная проба. Реакция сердечно-сосудистой системы на дозированную нагрузку

Оборудование: секундомер или часы с секундной стрелкой.

Предварительные пояснения. Цель этой работы – познакомиться с функциональными пробами, позволяющими выяснить степень тренированности своего сердца. Для этого измеряют частоту сердечных сокращений (ЧСС) в состоянии покоя и после дозированной нагрузки. На большом статистическом материале выяснено, что у здоровых подростков после 20 приседаний ЧСС возрастает на ⅓ по сравнению с состоянием покоя и нормализуется спустя 2–3 мин после окончания работы. Зная эти данные, можно проверить состояние своей сердечно-сосудистой системы.

Ход опыта

1. Измерьте пульс в состоянии покоя. Для этого сделайте 3–4 измерения за 10 с и среднее значение умножьте на 6.

2. Сделайте 20 приседаний в быстром темпе, сядьте и тут же измерьте ЧСС за 10 с.

3. Повторите замеры через каждые 20 с. Определите ЧСС за 10 с. (При замерах 20 с пульс отсчитывается от конца предшествующего измерения.)

4. Свои результаты оформите в виде таблицы.

Оценка результатов

Результаты хорошие, если ЧСС после приседаний повысилась на ⅓ или меньше от результатов покоя; если наполовину – результаты средние, а если больше чем наполовину – результаты неудовлетворительные.

УДАРНЫЙ ОБЪЁМ СЕРДЦА, ГИПОДИНАМИЯ, ПЕРЕМЕЖАЮЩАЯСЯ ХРОМОТА, ГАНГРЕНА, СПАЗМ СОСУДОВ, СТЕНОКАРДИЯ, ИНФАРКТ, ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАММА, ГИПЕРТОНИЧЕСКИЙ КРИЗ, ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ПРОБА.

Вопросы

1. Почему во время физической нагрузки работа сердца усиливается? Приведите примеры своих наблюдений.

2. Чем сердце тренированного человека отличается от сердца нетренированного человека?

3. Каковы правила тренировки сердечной мышцы?

4. Как влияет алкоголь на работу сердца?

5. Что такое гиподинамия и каковы её последствия?

6. В чём проявляются нарушения регуляции сердечно-сосудистой системы под влиянием табачного дыма?

Задания

1. Объясните, почему увеличение скорости кровотока за счёт увеличения ударного объёма сердца для организма более выгодно, чем увеличение скорости движения крови на ту же величину за счёт более частых сокращений сердца.

2. Перечислите приёмы первой помощи при стенокардии, при гипертоническом кризе.

3. Используя дополнительную литературу и ресурсы Интернета, объясните, что такое атеросклероз и каковы его причины.

4. Как вы считаете, у каких животных выше риск развития атеросклероза – живущих в естественных условиях или содержащихся в клетках? Объясните свою точку зрения.

5. Составьте памятку «Профилактика заболеваний сердечно-сосудистой системы».

6. Известно, что один из самых сложных видов перевода – синхронный. В отличие от последовательного перевода, звучащего в паузах речи выступающего, синхронист создаёт перевод непосредственно во время выступления оратора, с отставанием не более трёх секунд. Это очень напряжённая работа, во время которой частота пульса переводчика-синхрониста повышается до 180 ударов в минуту. Какие ещё вам известны профессии, которые не связаны с большой физической работой, но при этом накладывают большую нагрузку на сердце?