§ 21. Понятие о сердечном цикле. Работа сердца и его регуляция

Вспомните строение сердечной мышцы. Какие сердечные клапаны называют створчатыми, а какие - полулунными? Какова их функция?

Что такое сердечный цикл? Какие его фазы? Сердце работает циклически, ритмично чередуя сокращения и расслабления предсердий и желудочков, вместе это составляет сердечный цикл. Он включает три фазы: сокращение предсердий - систолу предсердий, сокращение желудочков - систолу желудочков и общего расслабления - диастолу (см. таблицу 9) (рис. 86). Сердце человека в состоянии покоя осуществляет 65-75 циклов в минуту.

Во время первой фазы (ее продолжительность приблизительно 0,1 с) предсердия сокращаются, а желудочки расслаблены: створчатые клапаны открыты, благодаря чему кровь попадает в желудочки. Полулунные клапаны в это время закрыты. Во время второй фазы (0,3 с) предсердия расслаблены, а желудочки сокращаются: створчатые клапаны закрываются, полулунные - открываются, и кровь поступает в аорту и ствол легочных артерий. Третья фаза общего расслабления длится 0,4 с. В это время предсердия и желудочки расслаблены, кровь свободно попадает в сердце из вен (легочных, нижней и верхней полых). Таким образом, полный сердечный цикл длится 0,8 с. За это время мышечные волокна предсердий 0,1 с работают и 0,7 с отдыхают, а желудочков - соответственно 0,3 и 0,5 с. Относительно большое время отдыха определяет способность сердечной мышцы работать, не уставая на протяжении всей жизни.

Количество сердечных циклов, которые сердце осуществляет на протяжении одной минуты, называется частотой сердечных сокращений. При сокращении сердца взрослого человека в состоянии покоя каждый желудочек выталкивает в артерии приблизительно 65 мл крови. В минуту сердце перекачивает около 5 л крови, а за год - почти 2,6 млн литров. В момент выброса крови в аорту давление в ней повышается, а стенки

Задание. Пользуясь таблицей 9, объясните фазы сердечного цикла. Каково их значение для работы сердца?

растягиваются. Такое растяжение благодаря плотности и упругости стенок кровеносных сосудов волнообразно распространяется со скоростью, значительно превышающей скорость движения крови, от аорты к артериям. Колебание стенок артерий, возникающее в ответ на каждое сокращение сердца, называется артериальным пульсом.

У здорового человека пульс ритмичен, имеет частоту 65-75 ударов в минуту. При увеличении частоты сердечных сокращений продолжительность сердечного цикла сокращается преимущественно за счет периода отдыха. По пульсу можно определить частоту, ритмичность и силу сердечных сокращений, которые свидетельствуют о функциональном состоянии как сердечнососудистой системы, так и всего организма. Пульс ощущается в местах, где большие артерии подходят близко к поверхности тела, например на внутренней стороне запястья, на висках, по бокам шеи. Каждое колебание отвечает сокращению сердца. Убедимся в этом, выполнив лабораторное исследование.

ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Измерение частоты сердечных сокращений

Оборудование: часы с секундной стрелкой.

1.    Найдите у себя на запястье пульс, как это показано на рисунке 87. Потренируйтесь быстро его находить.

2.    Включите секундомер и сосчитайте количество ударов за 30 с.

3.    Полученные данные умножьте на 2. Так вы подсчитаете число сердечных сокращений в минуту.

4.    Сосчитайте, сколько раз сердце сокращается в сутки.

В неделю, год?

Как сердце сохраняет свою работоспособность? Любая, даже самая тренированная, скелетная мышца через определенное время работы устает и нуждается в отдыхе. Сердечная мышца работает без отдыха. Чем это обусловлено? Миокард за 60 лет жизни человека в среднем сокращается 2,3 млрд раз и перекачивает более 150 млн литров крови. Такая исключительная работоспособность объясняется ритмичностью его работы (после сокращения обязательно наступает расслабление), высоким уровнем кровоснабжения миокарда (по коронарным артериям к сердечной мышце поступает самая насыщенная кислородом и питательными веществами кровь).

Как регулируется работа сердца? Хотя сердце сокращается автоматически, частота и сила его сокращений зависят от условий окружающей среды и состояния организма. Например, при интенсивной работе или во время выполнения физических упражнений частота сердечных сокращений возрастает. На работу сердца влияют также изменение температуры окружающей среды, боль, разные эмоции (гнев, страх, радость и т. п.). Все они усиливают или ослабляют сердечную деятельность.

Для того чтобы приспособить работу сердца к разным потребностям организма, существуют механизмы нервной и гуморальной регуляции его деятельности. Однако сердце - особый орган, который, кроме нейрогуморальных регуляторных механизмов, имеет и внутрисердечные. Важнейшим из них является внутрисердечная регуляция силы сокращения сердечных мышц пропорционально количеству крови, притекающей к сердцу. То есть чем больше растягиваются желудочки, тем мощнее их сокращение.

К сердцу подходят нервы части нервной системы, регулирующей работу внутренних органов. Центр регуляции сердечной деятельности, тормозящий работу сердца, расположен в соответствующем отделе головного мозга. Нервные волокна, ускоряющие деятельность сердца, связаны с грудным участком спинного мозга. Импульсы, поступающие в сердце по этим нервным волокнам, увеличивают силу сокращений, ускоряют их частоту, улучшают проводимость и возбудимость сердечной мышцы. В условиях покоя или во время сна сердце уменьшает силу и частоту сокращений за счет ослабления влияния этих нервных волокон. Нервные центры, регулирующие работу сердца, действуют согласованно: если один из них возбуждается, то другой - тормозится.

Среди гуморальных факторов больше всего на работу сердца влияет гормон адреналин (вспомните, этот гормон регулирует также процессы дыхания). Он увеличивает частоту и силу сердечных сокращений. Сердечную деятельность также усиливает гормон щитовидной железы тироксин (детальнее о железах внутренней секреции и гормонах, какие они производят, вы узнаете в § 55). Деятельность сердца активизирует повышение концентрации в крови ионов Кальция. Повышение содержания ионов Калия, напротив, тормозит деятельность сердца.

Здоровье человека.Физическая деятельность (физический труд, регулярные спортивные тренировки) улучшает работу сердца. У тренированного человека при физических или психических нагрузках усиленное кровоснабжение органов обеспечивается не столько за счет увеличения частоты сердечных сокращений, сколько за счет увеличения силы сокращения. Это объясняется тем, что тренированное сердце за одно сокращение выбрасывает намного больше крови, чем нетренированное. Например, у спортсменов за одно сокращение сердце может выбрасывать 200-250 мл при норме 65 мл. У нетренированного человека кровообращение усиливается в основном за счет увеличения частоты сокращений. Это приводит к усталости сердца: клеткам сердца недостает питательных веществ, в них накапливаются продукты обмена, сокращения становятся медленнее, снабжение органов и тканей кислородом и питательными веществами - недостаточным.

Нарушать работу сердца могут сильные эмоциональные нагрузки. Так, при значительных волнениях сердечная деятельность может нарушаться -развивается сердечный приступ. Он сопровождается ускоренным или, наоборот, замедленным сердцебиением, нарушением сокращения сердечной мышцы.

ИНТЕРЕСНО ЗНАТЬ! Уменьшение частоты сердечных сокращений до 45-50 ударов в минуту называется брадикардия. Ускоренное сердцебиение называется тахикардия. При частом сердцебиении желудочки не успевают наполниться кровью, в результате чего снижается артериальное давление и уменьшается приток крови к органам. Ухудшаются условия кровоснабжения самого сердца. Расстройство ритмичности, последовательности и силы сокращений сердечной мышцы называется аритмия. Она вызывается нарушениями автоматизма сокращений, возбудимости, проводимости сердца.

Таким образом, для тренировки сердца необходимо умственный труд чередовать с физическими упражнениями, чаще бывать на свежем воздухе. Физические нагрузки надо увеличивать постепенно. Чрезмерная нагрузка в начале тренировки может привести к истощению сердечной мышцы. Особенно следует быть осторожным подросткам 14-17 лет, у которых сосудистая система отстает в своем развитии от темпов развития сердца.

ЗАПОМНИТЕ! В случае нарушений работы сердца (изменения частоты и ритма сокращений, боли в области сердца и т. п.) немедленно обращайтесь к врачу.

Большой вред сердцу наносит употребление алкоголя, наркотических веществ и курение табака. Эти вещества резко ускоряют сокращение сердца, истощают сердечную мышцу. Систематическое употребление алкоголя нарушает обмен веществ в мышечных клетках сердца, вызывая их постепенное перерождение и отмирание.

Ключевые термины и понятия: сердечный цикл, систола, диастола, артериальный пульс.

ОБОБЩИМ ЗНАНИЯ

Ритмичные сокращения сердца составляют сердечный цикл, в котором выделяют три фазы: сокращение предсердий, сокращение желудочков и общее расслабление. Ритм сердца является основой его способности поддерживать высокую работоспособность на протяжении всей жизни человека. Работа сердца заключается в обеспечении непрерывного движения крови по кровеносным сосудам. Приспособление сердца к потребностям организма достигается благодаря саморегуляции, нервной и гуморальной регуляции работы сердца.

ПРОВЕРЬТЕ И ПРИМЕНИТЕ ПОЛУЧЕННЫЕ ЗНАНИЯ

Ответьте на вопросы

1. Из каких фаз состоит сердечный цикл? 2. Каковы основные характеристики отдельных фаз сердечного цикла? 3. Что влияет на деятельность сердца? 4. Как осуществляется нервная регуляция работы сердца? 5. За счет чего происходит

гуморальная регуляция сердечной деятельности? 6. Как человек может укреплять свое сердце? 7. Почему следует избегать чрезмерных физических нагрузок и стрессов?

Выберите один правильный ответ

1.    Укажите продолжительность сердечного цикла при частоте сердечных сокращений 72 уд./мин: а) 0,1 с; б) 0,3 с; в) 0,4 с; г) 0,8 с.

2.    Укажите продолжительность систолы желудочков: а) 0,1 с; б) 0,3 с; в) 0,4 с; г) 0,8 с.

3.    Укажите продолжительность диастолы: а) 0,1 с; б) 0,3 с; в) 0,4 с; г) 0,8 с.

4.    Укажите показатели частоты пульса (уд./мин) у взрослого человека (в норме): а) 60-75; б) 72-85; в) 72-80; г) 80-90.

Решите задачу. Вычислите, сколько крови (л) перекачивает сердце человека за час, если оно сокращается в среднем 70 раз в 1 мин, выталкивая при каждом сокращении из двух желудочков 150 мл крови. Выберите правильный ответ: а) 630; б) 10,5; в) 105; г) 63.

ОБСУДИТЕ В ГРУППАХ. I группа. Охарактеризуйте фазы сердечного цикла. II группа. Охарактеризуйте факторы, влияющие на регуляцию работы сердца.

ПОДУМАЙТЕ. Какая существует связь между нервной и гуморальной регуляцией деятельности сердца?

При помощи взрослых выполните исследовательский практикум.

Самонаблюдение за частотой сердечных сокращений на протяжении суток, недели

1.    Подсчитайте число сердечных сокращений в минуту (пульс) на протяжении суток (утром (до уроков), после уроков и перед сном) и на протяжении недели. Данные оформите в виде таблицы.

2.    По результатам измерений постройте график.

3.    Сделайте вывод об изменениях частоты сердечных сокращений на протяжении суток и недели.

Этот материал взят из учебника Биология 8 класс Матяш