Движение крови по сосудам

Цель урока - дать понятие о пульсе, раскрыть причины движения крови по сосудам, разъяснить, отчего зависит линейная скорость крови и давление в артериях, капиллярах и венах, выяснить роль венозных клапанов. Кроме того, надо остановиться на распределении крови в организме, проанализировать нервную и гуморальную регуляцию работы сосудов. Хотя последний материал положено изучать в информационном плане, этот урок очень насыщен. Поэтому приведенные задания не следует считать обязательными для данного урока. Часть заданий можно выполнить на этом уроке, часть перенести на другие уроки или факультативные занятия.

Движение крови по сосудам происходит благодаря работе сердца. О ней часто судят по пульсу. Пульс можно прощупать, если прижать артерию к кости. Как это сделать, можно показать на лучевой артерии. Учитель просит учащихся найти лучевую артерию у основания запястья со стороны большого пальца. Пульс надо прощупывать четырьмя пальцами второй руки. После того как учитель убедился, что все восьмиклассники правильно нашли пульс, можно переходить к выяснению причины пульсовых толчков.

Задание 1. Выяснить, зависит ли пульс от движения крови.

Рассуждение строят с использованием доказательства от противного. Если предположить, что пульс зависит от движения крови, то он должен прекратиться, если кровь в артерии не будет двигаться. Для проверки этого предположения надо обратиться к рисунку 21. Кровь в артерии движется из точки а в точку б. Если зажать сосуд в точке б и остановить кровь, то согласно предположению, пульс в точке а ощущаться не будет.

Рис. 21. Опыт, выясняющий причину пульса: а и б - точки артерии; А - схема опыта, показывающего, что пульс не зависит от движения крови; Б - схема опыта, выясняющего зависимость пульса от колебаний стенок артерий; В - техника демонстрации опыта (положение точек а и б на руке)

Эту гипотезу надо проверить на опыте. С этой целью учащиеся нащупывают лучевую артерию четырьмя пальцами и зажимают ее в точке б, которая ближе всего к большому пальцу. Кровь остановлена на участке аб, но, несмотря на это, пульс прощупывается и в точке а, и во всех других точках, лежащих перед точкой б. Из этого следует вывод, что сделанное предположение противоречит действительности: на самом деле пульсовые толчки от движения крови не зависят.

Задание 2. Выяснить, зависит ли пульс от колебания стенок артерий.

В момент выбрасывания крови из сердца в артерии возникает гидравлический удар, вызывающий колебание стенок аорты, которое распространяется по стенкам артерий в виде пульсовой волны. Справедливость этого предположения также можно проверить на опыте. Для этого надо обратиться к рисунку. Если зажать артерию в точке а, ближайшей к сердцу, то прекратится распространение пульсовой волны на участке аб, поскольку в точке а стенки будут прижаты друг к другу и пульсовая волна через это место не пройдет. Поэтому в точках, расположенных дальше точки а, в том числе и в точке б, пульс ощущаться не должен.

Это предположение учащиеся также проверяют на опыте. Они снова находят лучевую артерию и располагают пальцы так, чтобы они все ощущали пульсовые толчки. После этого зажимают артерию в точке а, самой далекой от большого пальца. Она находится ближе всего к сердцу. Все пальцы после этого пульса больше не ощущают. Предположение подтвердилось. Зависимость можно считать установленной: причина пульса - колебания стенок, распространяющиеся вдоль артерий в виде волны от начала аорты при каждом сокращении сердца (табл. 8).

Таблица 8. Опыт, выясняющий причину пульса

Из этого опыта можно вывести практически важное следствие: по наличию пульса нельзя точно установить, остановлена кровь или нет. Но если пульса нет, можно совершенно точно сказать, что на участках артерии, расположенных дальше от сердца, чем место, где прощупывался пульс, движение крови остановлено.

Пульсовая волна распространяется по всем артериям, поэтому описанные опыты могут быть поставлены не только на лучевой артерии, но и на любой другой, например на височной.

После этих опытов можно перейти к объяснению причин движения крови. Учащимся надо разъяснить, что движение крови обеспечивается разницей давления крови на стенки сосудов в начале и конце пути. Кровь течет из области высокого давления туда, где оно ниже. Желудочки непрерывно нагнетают кровь в артерии и поддерживают в них высокое давление. В венах давление значительно ниже, а в полых венах оно становится даже ниже атмосферного, когда во время вдоха расширяется грудная клетка. Расширение сердца в моменты паузы также способствует переходу крови из вен в предсердия. Чем большая разница между артериальным и венозным давлением крови, тем быстрее она движется.

Поскольку величина давления в венах варьирует незначительно, а в аорте и других артериях она существенно изменяется в зависимости от силы и ритма сердечных сокращений, большое значение имеет измерение артериального давления. Различают верхнее давление, которое возникает при поступлении из желудочка очередной порции крови в аорту, и нижнее давление, которое бывает перед поступлением крови в аорту. Обычно измеряют давление крови на стенки плечевой артерии.

Далее следует перейти к изучению линейной скорости крови. Разобрав схему, разъясняющую, почему скорость крови наиболее высока в артериях, почему она снижается в капиллярах и снова повышается в венах, можно перейти к выполнению опыта. Его удобно провести фронтально.

Задание 3. Измерить линейную скорость движения крови в капиллярах ногтевого ложа.

Рис. 22. Измерение линейной скорости движения крови в капиллярах ногтевого ложа: А - выдавливание крови из капилляров ногтевого ложа; Б - измерение времени заполнения кровью капилляров ногтевого ложа; В - измерение длины ногтевого ложа

Для решения этой задачи учитель предлагает учащимся нажать на ноготь большого пальца указательным. Ноготь большого пальца станет белым, так как из капилляров, находящихся под ногтем, кровь будет выжата. Теперь нужно убрать указательный палец с ногтя большого пальца и проследить, через сколько секунд он порозовеет вновь. Учащиеся это могут сделать, отсчитывая секунды про себя (раз секунда, два секунда и т. д.). После того как измерено время, надо узнать длину пути, которую прошла кровь. Для этого надо измерить длину ногтя от его корня до части, где кончается розовая окраска (рис. 22). Запись опыта оформить в виде таблицы.

Таблица 9. Определение скорости движения крови в капиллярах ногтевого ложа

В аорте скорость крови равна 0,5 м/с. По данным опыта, в ногтевом ложе кровь движется в 100 раз медленнее. Учитель должен разъяснить, что на самом деле скорость крови в капиллярах еще ниже, поскольку в опыте кровь двигалась не только по капиллярам, но и по мелким артериям (артериолам), скорость крови в которых несколько выше, чем в капиллярах. Учащиеся по рисунку учебника объясняют полученные данные: скорость крови зависит от суммарной площади поперечного сечения всех сосудов, по которым растеклась кровь. Общая же ширина капилляров в 600-800 раз превышает диаметр аорты. Учащихся полезно спросить, почему в венах кровь движется быстрее. (Уменьшается общая ширина кровяного русла.)

После этого можно рассказать о венозных клапанах. Начать можно с того, что они образовались еще у животных в тех венах, по которым кровь идет против направления силы тяжести. Нижняя полая вена у животных расположена горизонтально, и в ней клапанов нет, а в венах ног они имеются. У человека в нижней полой вене клапанов тоже нет, несмотря на то что кровь в ней течет против направления силы тяжести. На это целесообразно обратить внимание для того, чтобы учащиеся не думали, что человеческий организм во всех отношениях более совершенен, чем организмы животных. Любое приспособление относительно.

Разобрав по рисунку учебника механизм действия венозных клапанов, школьникам можно предложить следующую экспериментальную задачу:

Задание 4. Как доказать, что скорость движения крови в венах зависит от работы мышц? (Перетянуть предплечье резиновой трубкой как жгутом и измерить время, которое требуется для наполнения вен при условии, когда кисть исследуемой руки сжимается в кулак и разжимается и когда она находится в состоянии покоя.) Этот способ удобен для проведения лабораторной работы, но он требует больше времени.

Рис. 23. Влияние мышечной работы на скорость кровотока в венах: А - рельеф вен на перетянутом предплечье руки, кисть которой сжимается в кулак и разжимается; Б - рельеф вен на перетянутом предплечье руки, находящейся то же время в состоянии покоя

Демонстрационно тот же самый опыт можно показать по-другому. Испытуемому накладывают жгут симметрично на предплечье левой и правой руки. Давление жгута на обеих руках должно быть одинаковым. Одна рука работает, другая - нет. Отмечают, на какой руке скорее обозначится рельеф вен. Работающую руку надо сжимать и разжимать в спокойном темпе, вторая рука должна быть согнута в локте под тем же углом, что и работающая, пальцы полусогнутые. Перетяжка задерживает отток крови по венам, благодаря чему они будут наполняться кровью и становиться заметными. Чем скорее движется кровь, тем скорее вены наполнятся и станут заметнее (рис. 23). Опыт продолжают не более 2 мин. Результаты опыта могут быть отражены в следующей таблице:

Таблица 10. Влияние динамической работы на скорость движения крови в венах предплечья

Статическое напряжение снижает скорость движения крови в венах, так как они постоянно сдавлены.

Обычно клапаны располагаются в местах, где вены сливаются друг с другом. Захлопывая клапаны, кровь скапливается около них, и в этих местах образуются расширения. В диафильме "Кровообращение и лимфообращение" (кадр 18) приведена деталь картины Рембрандта "Портрет старика в красном". Крупным планом показаны руки, на которых хорошо видны вены тыльной стороны кисти. Поскольку у пожилых людей в местах, где располагаются клапаны, кровь несколько застаивается, растягивая вены, создается характерный рельеф: руки старика выглядят узловатыми. У молодых людей стенки вен эластичны и без задержки проталкивают кровь к сердцу, поэтому у них рельеф вен заметен слабее.

На том же кадре диафильма показано расположение венозных клапанов на вскрытом сосуде. Используя этот рисунок, можно разобрать, как действуют венозные клапаны. Однако роль скелетных мышц, периодически сдавливающих и растягивающих стенки сосудов при сокращении, лучше показать на динамическом рисунке, начертив соответствующие схемы на доске. Они дают больший эффект.