Теперь соберите установку для графической регистрации сокращений сердца лягушки (рис. 20). Присоедините крючок с помощью нитки к рычажку так, чтобы получить максимальный размах рычажка. Рычажок установите в горизонтальном положении, поднимая или опуская дощечку с лягушкой. Кимограф расположите по отношению к рычажку слева так, чтобы рычажок лишь слегка касался закопченной поверхности барабана кимографа. Рычажок должен подходить к барабану по касательной. Обнаженное сердце лягушки периодически смачивайте раствором Рингера, чтобы оно не подсыхало. На барабане кимографа записывается кривая сокращений сердца лягушки (рис. 21). На ней видно, как сокращения чередуются с расслаблениями сердца.
С помощью секундомера подсчитайте, сколько сокращений делает сердце лягушки в 1 мин.
Если нет кимографа и рычажка, то для наблюдения сокращений сердца лягушки можно воспользоваться мышечным столиком. Нить от крючка, соединенного с верхушкой сердца, перекиньте через блок мышечного столика, подвесив к свободному концу нити груз в 5-10 г. К верхней части мышечного столика прикрепите шкалу с делениями и стрелку. При сокращениях сердца стрелка перемещается по шкале. По числу колебаний стрелки мышечного столика можно определить количество сокращений сердца в 1 мин.
Рис 19. Фиксация лягушки и обнажение сердца
Период, охватывающий одно сокращение и расслабление сердца, называют сердечным циклом. В состоянии относительного покоя сердце человека сокращается примерно 75 раз в 1 мин. Это значит, что весь цикл продолжается около 0,8 сек (60:75). А сколько времени продолжался сердечный цикл у лягушки? Воспользуйтесь данными опыта 11.
Каждый сердечный цикл состоит из трех фаз: первая — сокращение предсердий (систола предсердий), вторая — систола желудочков, третья — общая пауза. В первую фазу в результате сокращений левого и правого предсердий кровь поступает из предсердий в желудочки, которые в это время расслаблены. Створчатые клапаны открыты в сторону желудочков и не мешают току крови. Систола предсердий длится 0,1 сек, после чего наступает диастола — расслабление предсердий.
Рис. 20. Схема установки для графической регистрации сокращений сердца лягушки: А — общая схема установки; 1 — рычажок, 2 — перо, 3 — кимограф; Б — увеличенное изображение чернильнопишущего приспособления; 1 — рычажок, 2 — перо, 3 — металлический капилляр, 4 — резиновая груша, 5 — стеклянный наконечник от пипетки
Рис. 21. Запись сокращений сердца лягушки: 1 — систола предсердий; 2 — систола желудочка; 3 — период расслабления мускулатуры желудочка; 4 — общая диастола сердца
При систоле желудочков (вторая фаза) мышцы желудочков сокращаются, давление в желудочках повышается. Створчатые клапаны при этом закрываются. Напряжение мышц желудочков нарастает. Когда давление в желудочках станет выше, чем давление крови в аорте и легочной артерии, полулунные клапаны открываются и кровь из желудочков с силой выбрасывается в артерии. Давление в левом желудочке при систоле доходит до 130-150 мм рт. ст. В правом желудочке давление значительно ниже. Систола желудочков продолжается 0,3 сек.
В общую паузу (третья фаза) предсердия и желудочки расслаблены. Давление крови в аорте и легочной артерии теперь выше, чем в желудочках, и поэтому полулунные клапаны захлопываются. Створчатые клапаны открываются, и кровь из предсердий поступает в желудочки. Это — фаза медленного заполнения сердца кровью. Продолжительность ее около 0,4 сек. При большой физической нагрузке сердце сокращается чаще, чем 75 раз в 1 мин, продолжительность общей паузы при этом уменьшается.
После общей паузы начинается новый сердечный цикл. Чередование фаз сердечной деятельности имеет важное значение для обеспечения безостановочной работы сердца на протяжении всей жизни человека. В течение одного сердечного цикла предсердия тратят на работу приблизительно 12,5%, а желудочки — 37,5% времени; следовательно, все сердце отдыхает около 50% времени. Такой отдых в промежутках между сокращениями обеспечивает восстановление работоспособности сердца.