Из школьного курса физики мы знаем, что в результате механического толчка в упругой системе возникают колебания, которые по ней распространяются. В кровеносной системе роль толчка играет удар крови, вытолкнутой сердечной мышцей, о стенку аорты. Скорость распространения этих колебаний по стенкам аорты и артерий равна 5—10 м/с, что гораздо выше скорости, с которой кровь движется по сосудам. Там, где крупные артерии близко подходят к поверхности тела, колебания стенки артерий ощущаются пальцами. Это и есть артериальный пульс. У взрослого человека, пребывающего в состоянии покоя, пульс составляет 60–70 ударов в минуту, что соответствует частоте сердечных сокращений.

2. Движение крови по венам имеет свои особенности. В их стенке, более тонкой и легко спадающейся, что отличает ее от артериальной, тоже имеются мышечные волокна, которые способствуют току крови по сосудам. Но гораздо более существенно на движение крови по венам воздействуют расположенные вокруг ткани, в частности скелетные мышцы, окружающие большую часть этих сосудов. В результате их сокращения и расслабления вены то сжимаются, то растягиваются, благодаря чему кровь продвигается по венозному руслу. Наличие клапанов в венах препятствует ретроградному движению крови, и она всегда направляется к сердцу. Этому же способствует и присасывающая сила грудной полости. Ее объем на вдохе увеличивается, вследствие чего растяжению подвергаются легкие и полые вены, идущие к сердцу. При этом их просвет расширяется, и создается зона отрицательного давления (оно становится ниже атмосферного). Наблюдается существенная разница давления в мелких и крупных венах, что содействует перемещению крови по верхней и нижней полым венам к кардиальной мышце.

3. Капилляры густой сетью пронизывают все тело человека, поэтому факт того, что поверхность соприкосновения крови с капиллярной стенкой в 170 000 раз больше, чем в артериях, кажется очевидным и одновременно невероятным. У капилляров тонкая стенка – всего 0,005 мм. Кровь течет по ним медленно, что благоприятно для обменных процессов.

Скорость, с которой кровь течет по сосудистому руслу, в разных сосудах различна. Аналогия с обычной рекой прояснит ситуацию. Известно, что скорость воды в реке больше там, где она у́же, и соответственно меньше там, где она шире. Если сравнить суммарный просвет всех капилляров, то он окажется больше, чем суммарный просвет артерий. И самым узким местом последних является аорта, поэтому в ней скорость, с которой перемещается кровь, самая высокая. Другие, даже самые крупные артерии у́же аорты, но их суммарный просвет больше, чем просвет аорты, поэтому кровь течет по артериям медленнее, чем по аорте. Общий же просвет капилляров превышает ту же величину аорты в 700—1000 раз, поэтому и скорость течения крови по капиллярной сети во столько же раз меньше: в аорте – 500 мм/с, в капиллярах – 0,5 мм/с. Но это отнюдь не минус, а, напротив, плюс: замедленный ток крови в капиллярной сети благоприятствует обмену кислорода и углекислого газа, питательных веществ и продуктов распада.

Если сравнить суммарный просвет капилляров и вен, то последний окажется у́же, поэтому кровь течет по венам быстрее, чем по капиллярам. Ее скорость составляет 200 мм/с. Полный круговорот крови по организму совершается за 20–25 секунд.

Закономерно возникает вопрос: почему, несмотря на то что сердечная мышца подает кровь в аорту порционно, ее поток по сосудистому руслу непрерывен? Дело в том, что в момент сокращения желудочков упругая стенка аорты растягивается, чтобы вобрать всю поступающую из полостей кардиальной мышцы кровь, причем ее больше, чем выбрасывается из аорты в артерии. Одновременно ей сообщается максимальное количество потенциальной энергии. Когда систола заканчивается, стенка аорты возвращается в первоначальное положение (то есть давление в ней снижается, стенка несколько спадается, а избыток крови, оставшейся в аорте, выталкивается в артерии, хотя кровь из желудочка в этот момент не поступает). При этом потенциальная энергия трансформируется в кинетическую энергию движения крови. Того запаса энергии, который аорта получила при систоле, оказывается достаточно, чтобы во время диастолы кровь не останавливала своего течения. Благодаря непрерывности движения крови от сердца оттекает такое же количество жидкости, как и поступает к нему, то есть объем крови, переместившейся от аорты до капилляров, остается неизменным.

Сердечная мышца функционирует так же, как насос: при каждой систоле она выбрасывает из желудочков очередную порцию крови (от 50 до 70 мл), создавая для этого внутри камер давление, которое называется кровяным (внутри артерий – артериальное, внутри вен – венозное, внутри капилляров – капиллярное). Если во время диастолы давление крови в аорте составляет 90—100 мм рт. ст., то при сокращении левого желудочка оно возрастает до 140–150 мм рт. ст. Именно под таким давлением кровь выталкивается из сердца. Однако по мере продвижения по сосудам давление крови постепенно падает: в артериях оно равно 120–130 мм рт. ст., в капиллярах – примерно 30 мм рт. ст., в венах еще ниже – 10–20 мм рт. ст. (но давление в артериях никогда не бывает ниже, чем на периферии, поэтому кровь и не движется в обратном направлении – только от сердца к органам и тканям). Снижение давления в кровеносных сосудах определяется постепенным расходованием энергии сокращающегося сердца на преодоление периферического сопротивления, возникающего при трении элементов крови о стенку сосудов и между собой, и происходит от все большего расширения сосудистого русла. Поэтому, согласно законам физики, кровь перемещается от участков с наибольшим давлением к зонам с наименьшим давлением, то есть от артерий к венам.

Таким образом, движение крови по сосудистой системе обеспечивает прежде всего насосная деятельность сердца, а также ряд внесердечных факторов, а именно разница давления, которая устанавливается в различных частях кровеносной системы, упруго-эластические свойства сосудов, мышц и др.

Кровяное давление представляет собой силу, с которой кровь давит изнутри на стенки сосудов. Чтобы кровь, которую сердечная мышца нагнетает в артериальную систему, передвигалась по артериям, артериолам и капиллярам и доходила до места назначения, в артериях, то есть в сосудах, идущих от сердца, должно поддерживаться определенное давление – артериальное. Оно является важным параметром, по которому можно судить о работе кровеносной системы. Давление крови определяется такими факторами, как объем крови, который сердечная мышца перекачивает за единицу времени (то есть сердечным выбросом), и сопротивление сосудов, реагирующих на давление крови на их стенку (оно называется общим периферическим сопротивлением сосудов). Каждый удар сердца сопровождается колебанием кровяного давления. Оно максимально в момент систолы, когда сердце сжимается и выбрасывает порцию крови в артерии. Такое давление называется систолическим (в быту его называют верхним), в отличие от минимального давления, которое регистрируется при диастоле, то есть при расслаблении сердца, и называется диастолическим (или нижним). Если первое отражает силу сокращения сердца, то второе – сопротивление периферических сосудов. По мере того как кровь движется по сосудам, амплитуда колебаний сосудистой стенки и соответственно артериальное давление постепенно снижаются. Таким образом, можно констатировать, что сердце постоянно испытывает раздражающее воздействие, но, несмотря на это, артериальное давление отличается стабильностью: пережив кратковременный подъем, оно вскоре возвращается к исходным цифрам. (Между сердечным циклом и венозным и капиллярным давлением такой жесткой зависимости нет, поэтому речь всегда идет об артериальном давлении.)

Сбалансированная работа сердца обусловливается рядом причин:

1) уровень артериального давления зависит от величины сердечного выброса и периферического сопротивления сосудов;