Физиология животных. Приспособление и среда - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
Кровообращение у позвоночных
Таблица 4.4
Число и геометрические параметры кровеносных сосудов в брыжейке собаки
Гип сосудов
Диаметр, мм
Число
Общая площадь поперечного сечения, CM3
При- Общий
мерная объ-
длнна, емі),
см смз
Аорта 10 1 0,8 40
Крупные артерии 3 40 3 20 I jqq
Артериальные ветви 1 2 400 5 5
Артериолы 0,02 40 000 000 125 0,
Капилляры 0,008 1 200000000 600 0,1 60
Венулы 0,03 80000000 570 0,2)
Вены 2 2 400 30 5 i 680
Крупные вены 6 40 11 2Of
Полая вена 12,5 1 1,2 40 |
') Оценки общего ооъема основаны па более точном анализе, чем оценки длины, приведенные в предыдущей колонке.
Кроме соотношения объемов в сосудистой системе нас ДОЛЖНЫ интересовать еще давления и скорости тока крови в разных ее частях. Соответствующие данные для кровеносной системы человека приведены на рис. 4.10. Из первой колонки видно, что большая часть крови в каждый данный момент находится на венозной стороне.
Данные последней колонки показывают, что быстрее всего кровь течет в аорте. По мере увеличения суммарной площади поперечного сечения скорость резко уменьшается, и в капиллярах она доходит до уровня где-то между Vioo и Viooo от скорости в аорте. На венозной стороне движение крови снова ускоряется, но все же остается более медленным, чем в артериальной системе.
В средней колонке на рис. 4.10 представлены давления во всех частях системы. Конечно, на всем пути от аорты до крупных вен давление должно постепенно уменьшаться. Наибольший спад давления имеет место в самых мелких артериях, называемых арте-риолами, стенки которых содержат относительно много гладкой мышечной ткани; изменение их диаметра — наиболее важный фактор в изменении сопротивления потоку и тем самым — в регуляции распределения крови между различными органами.
Легочный круг кровообращения отличается от большого круга тем, что его общее сопротивление меньше; поэтому давление крови здесь может быть меньше и артерии могут иметь более тонкие стенки. В поперечном сечении легочная артерия не круглая, а овальная. Во время сокращения сердца, когда кровь выталкивается в легочную артерию, объем уплощенного сосуда значительно возрастает, по мере того как его сечение становится круглым;
11—1873
162 Глава 4. Кровообращение
только после этого стенки начинают растягиваться. Благодаря этому часть вытолкнутой крови заполняет расширившуюся артерию; таким образом, артерия служит как бы амортизатором и кровь не проходит через легочные капилляры толчками при каждом сокращении сердца (Melbin, Noordergraaf, 1971).
-.
Объем, мл
с-u
Давление, мм рт. ст.
с-
Скорость, см/с -1,
Аарта
Артерии
Артериолы
Капилляры
Венулы
Вены
Полая вена
SWO
300 і 50 ^25O
шзоо
^300
г 1
кт^ттчі дачо
Ш 30-12 Ш 12-10 200 S10-5
а 2
г
к\Ч\ЧЧЧ\\ЧЧЧЧЧ\\ЧЧЧЧЧЧЧЧ\ЧЧ ІП
10-0.1 I Менее 0,1 I Менее 0,3 И 0,3-5
г
Рис. 4.10. Объем, давление и скорость движения крови в различных частях сосудистой системы человека (1 мм рт. ст. = 0,13 кПа).
ФИЗИКА ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ ПО ТРУБАМ
Течение жидкости (или газа) может быть столь гладким и правильным, что в прямой трубе каждая частица вещества будет двигаться по прямой линии. Такое течение называют ламинарным. Если в искривленной трубе направление потока в каждой данной точке остается постоянным, поток тоже считается ламинарным. Путь, проходимый частицей вещества в ламинарном потоке, называют линией тока. Если частицы вещества движутся нерегулярно' и образуют завихрения, поток называют турбулентным. В любой данной трубе поток из ламинарного переходит в турбулентный, если скорость превышает некоторую критическую величину. Последующие рассуждения будут относиться только к ламинарному потоку; динамика турбулентных потоков намного сложнее и мало< касается течения крови в сосудах.
ТЕОРЕМА БЕРНУЛЛИ
Стационарное течение идеальной жидкости вдоль линии тока описывается теоремой Бернулли, названной так по имени швейцарского физика (1700—1782), ставшего профессором математики в возрасте 25 лет. Прежде всего мы должны заметить, что поток в трубе называется стационарным, если скорость в каждой точке трубы остается неизменной, даже если труба где-то сужается или расширяется и соответственно жидкость течет в одних участках быстрее, а в других медленнее.
Кровообращение у позвоночных 163
Теорема Бернулли гласит, что общая энергия жидкости (E) является суммой 1) потенциальной энергии, связанной с внутренним давлением, 2) потенциальной энергии; связанной с силой тяжести, и 3) кинетической энергии движущихся частиц:
E = (pv) -f (mgh) -f „ш*у- (1)
В правой части этого уравнения первый член представляет энергию давления жидкости, равную произведению давления (р) на объем (и). Второй член — это гравитационная потенциальная энергия, равная произведению массы (т) на гравитационную постоянную (g) и на высоту (h). Третий член — кинетическая энергия, зависящая от скорости (и) жидкости. Сумма, этих трех величин и есть общая энергия жидкости. Содержание энергии в единице объема (Tf') можно найти, разделив обе части уравнения на объем:
