Как известно, для возбуждения химических реакций (которые поставляют энергию) тканям нужен кислород, подобно тому как в нем нуждается пламя, чтобы гореть и производить тепло. Важнейшей функцией крови является доставка кислорода тканям.
Вначале кислород извлекается из воздуха в легких; обогащенная кислородом кровь движется к сердцу и перекачивается к тканям, где содержание кислорода понижено. Кровь, отдавшая кислород, возвращается к сердцу, а затем перекачивается в легкие. Таким образом, в сердце одновременно поступает два вида крови: кровь, обогащенная кислородом, из легких и кровь, обедненная кислородом, из тканей.
Чтобы держать эти два потока отдельно друг от друга, камера сердца разделена на две части так называемой мышечной перегородкой. У примитивных животных эта перегородка отсутствует либо является недоразвитой; оба потока крови смешиваются до некоторой степени в сердце, и от этого эффективность его работы понижается. У людей частично поврежденная перегородка — один из обычных врожденных пороков сердца.
Левая и правая камеры, образуемые мышечной перегородкой, в свою очередь, разделяются на две части каждая. Одна из них — предсердие (тонкостенная камера) — обладает небольшой насасывающей способностью и служит главным образом как резервуар. Другая — желудочек — имеет толстую мышечную стенку и является главным насосом сердца.
Вены, которые доставляют кровь от тканей (они называются полыми венами), впадают в правое предсердие. Вены, несущие кровь от легких (легочные вены), впадают в левое предсердие.
Из правого предсердия кровь поступает в правый желудочек, который перекачивает его в легкие через легочные артерии. Кровь из левого предсердия поступает в левый желудочек и затем перекачивается к тканям по большой артерии, называемой аортой.
Всякий насос более продуктивен, если у него есть клапан, благодаря которому жидкость может протекать лишь в нужном направлении. Если клапан дает утечку, насосу требуется совершить дополнительную работу для компенсации этой утечки.
Сердце имеет четыре различных вида клапанов: первые два находятся между соответствующими предсердиями и желудочками и позволяют крови течь лишь в направлении от предсердия к желудочку. Когда сокращаются желудочки, эти входные клапаны закрыты, и возвратиться в предсердие кровь уже не может. Когда желудочки расслабляются, клапаны открываются, и кровь поступает от предсердий в желудочки.
Для предупреждения оттока крови, идущей от желудочков в аорту и легочную артерию, служат два других клапана, которые не допускают утечки крови назад в желудочки в то время, когда они расслабляются.
Ревматизм и некоторые другие заболевания могут привести к поражению сердечных клапанов и этим вызвать утечку крови, препятствуя ее движению через клапаны.
Сердце, подобно всякому хорошему насосу, может выполнять различный объем работы. В организме отдыхающего человека сердце совершает 65–80 ударов в минуту и за это время пропускает около 4 литров крови. Этот объем, или количество крови, носит название «минутный объем сердца» и во время упражнений может быть увеличен от 6 до 10 раз.
Фаза сокращения сердца, когда кровь выталкивается, называется систолой. Фаза отдыха, когда выпускные клапаны закрыты и впускные открыты, называется диастолой. Во время диастолы сердце вновь пассивно наполняется наподобие резервуара, а сердечная мышца отдыхает, и в ней происходят химические изменения, связанные с пополнением запасов энергии, затраченных во время предшествующей систолы. Если сердце бьется чаще, период диастолы сокращается и процесс восстановления энергетических запасов может быть замедлен.
Здоровое сердце, как и исправный мотор автомобиля, может увезти далеко и быстро без всякого вреда для него, но нуждается в отдыхе и восстановлении. С возрастом эта потребность, как правило, возрастает, однако не до такой степени, как привыкло представлять себе большинство людей. Регулярный контроль и разумная эксплуатация могут поддерживать сердце в состоянии «как навое» даже и тогда, когда человек достигает преклонного возраста.
Увеличение размеров сердца в настоящее время истолковывается и признается как нормальное физиологическое приспособление к напряженной тренировке. Нет никаких свидетельств тому, что напряженная тренировка на выносливость может причинить вред здоровому сердцу. Наоборот, некоторые упражнения, развивающие выносливость, во многих случаях являются важным фактором предотвращения закупорки сосудов.
Тренированный человек, прежде чем его пульс достигнет максимальной частоты, может выполнить больше работы, чем нетренированный.