Міф про великий і малий круг кровообігу
Так звані малий і великий “кола” кровообігу є частинами єдиного кола кровообігу.
Міф про великий і малий колах кровообігу виник завдяки тому, що серце хребетних є системою з двох насосів, об'єднаних в одному корпусі. Тому ці два насоси стали вважати за ту саму точку, те саме місце в системі кровообігу. Серце (ці два насоси) стало загальним пунктом як малого, і великого “кола” кровообігу. Але його два насоси є зовсім різні пункти!
Серце часто називають нашим двигуном. Ніхто не каже, що воно є нашими моторами. Але "мотора" два! Навіщо організму знадобилися два насоси? Справа в тому, що кровоносні судини (вени та артерії) вздовж кола обігу щонайменше двічі розбиваються на систему капілярів, а потім знову з'єднуються у великі судини. У системі капілярів відбуваються різні обмінні процеси. Усі тканини тіла споживають кисень та утворюють вуглекислий газ. Цей кисень забирається з крові у системі капілярів, що у кожному органі тіла. Туди ж вирушає вуглекислий газ. Кров, що пройшла цю систему капілярів, відпрацьована, у ній стало мало кисню і, зазвичай, мало поживних речовин. Ця кров надходить у легені, у системі капілярів легень із крові видаляється вуглекислий газ і відбувається збагачення крові киснем. Ці дві завдання вирішуються у так званому малому та великому “крузі” кровообігу. “Коло”, що утворюється легкими і серцем, називається малим колом, а “коло”, що утворюється всіма іншими частинами тіла та серцем, називається великим кругом кровообігу.
Створити такий насос, який і після системи капілярів зберігав досить високий тиск, природа вважала нерозумним і тому вона помістила по насосу (майже) післякожної системи капілярів. (Можна говорити і навпаки, що насоси поміщені перед кожною системою капілярів, або між ними. Всі три варіанти правильні. Справа смаку.) Схематично це рішення показано на рис. 1. Ця схема, зрозуміло, спрощена і відбиває всі завдання кровообігу, пов'язані з кругообігом.
Мал. 1. Серце показане у вигляді двох половинок. У кожній із половинок схематично показаний насос. Ці половинки, складені разом, дають такий силует серця, як його показують на листівках. Так ніхто не переплутає ліву та праву частину серця.
Геніальність природи ми ніколи не заперечуємо. З погляду фізики таке рішення геніальне. Але й поєднання двох насосів в одному корпусі не менш геніальне. Природа завжди надходить дуже економічно. Об'єднання двох насосів в одному корпусі дозволило сильно скоротити довжину найбільших кровоносних судин. Але для медиків чи біологів – експериментаторів медицини минулих століть – обидва ці насоси злилися як би в одну точку, яка називається серцем. Дворазове повернення крові до серця стало, на їхню думку, двічі замикати два різні шляхи руху крові, і вони стали називатися двома колами звернення. Останнє ж абсолютно неможливе. Двох кіл обігу однієї й тієї ж обсягу рідини не може бути. Крім того, кругообіг чогось позначає не тільки повернення в колишню точку, а й до колишнього стану. Подивіться на велике і мале кола кровообігу – хіба в них кров після нібито повного обороту повертається до колишнього стану? Ні звичайно. І це навіть підкреслюється різним кольором крові на схемах. Один із цих “оборотів” починається блакитним кольором крові та закінчується червоним, а інший – навпаки, починається червоним кольором, а закінчується синім. Це означає, щоповерненням до колишнього стану у цих “кругообігах” (циклах!) навіть пахне. Якщо ж Ви подивіться на схему рис. 1, то тут Ви бачите, що тут ви можете взяти за початок і кінець обороту (циклу) будь-яку точку кругової системи потоку крові, ви щоразу повертаєтеся не тільки до тієї ж точки, але й до того ж стану крові. Тут справді показаний кругообіг крові та ніщо інше.
Коло обігу тільки одне, але існує безліч півколів
Це також спрощена схема. У ній також не відображено деякі складнощі, про які буде сказано у розділі статті під назвою “Вимушена плутанина”.
Насправді є лише одне коло кровообігу, показане схематично на рис. 1. Але є безліч півколів кровообігу. Два півкола кровообігу, обидва для збагачення крові киснем, можна розглянути вже на схемі рис. 1 – для лівого та правого легені. Якщо ж розглядати півкола, що служать для постачання всіх клітин тіла киснем, їх можна набрати безліч. Але про один з них, як правило, забувають сказати, це про півколо кровообігу для постачання поживних речовин і кисню клітин самого серця. Це звані коронарні судини. Щоправда, вони виглядають так, що в них як “оборот”, так і напівоборот розглянути досить важко [2].
Причина плутанини не лише у двох насосах, а й у дивній термінології
Зрозуміло, біологи та медики добре знають про те, що обидві половинки серця відокремлені одна від одної. Можна було б подумати, що у всіх є чудове розуміння питання. Вся справа тільки в історично виниклих неправильних назвах півколів колами. Тому, здавалося б, питання неправильної назви півколів колами не варте виїденого яйця. Але, по-перше, відомийприклад, коли неправильна назва протягом кількох сотень років заважало правильно зрозуміти істоту фізичного явища, що відбувається [3]. По-друге, у багатьох джерелах спостерігається плутанина застосування назв у пояснення окремих моментів кровообігу. Як приклад можна навести 18 видання підручника біології [4]. Автори підручника чудово розуміють, що ліва та права половини серця (як насоси) повністю ізольовані один від одного. З очевидним розумінням пояснюються всі окремі моменти кровообігу. Наприкінці цього пояснення (стор. 129) йдуть дві фрази, які доводять повну плутанину в поняттях. Ось ці дві пропозиції в оригіналі: “Als arterielles Blut kehrt es durch die Lungenvenen zur linken Vor-und Herzkammer zurück (kleiner Kreislauf). Die linke Herzhälfte enthält also nur arterielles, die rechte nur venöses Blut.”
У перекладі ці фрази звучать приблизно так: “Як артеріальна кров вона повертається через легеневі вени до лівого передсердя та шлуночка (малий кругообіг). Ліва частина серця містить, отже, лише артеріальну, а права – лише венозну кров”. З погляду граматики тут все гаразд. З точки зору сенсу це нагадує дитячі білі вірші, які, очевидно, знайомі всім або всі знають подібні віршики:
Ішов високий чоловік - Низенького зросту, Сам кучерявий - без волосся, Тоненький - як бочка.
Артеріальна кров тече лише артерією, венозна – лише з вені. Тому артеріальна кров по вені повертатися не може. Артеріальна кров взагалі не повертається, вона лише йде. Такі правила гри з венами та артеріями. Біологи мали б це знати. Слово "артерія" походить з грецької мови і означає "б'є" або "пульсуюча". Артерії, як правило, ведуть кров відсерця і тому перебувають під тиском, що змінюється щомиті. Відень, як правило, веде кров до серця. Відень вже не пульсує або пульсує дуже слабко через змінний тиск на вході серця. Відня та артерії різко відрізняються один від одного. Це з тим, що з вені тече кров низького тиску, а, по артеріям – високого . Це єдина відмінність венозної крові від артеріальної. Не дуже вдалі назви. Багато хто вважає, що вони відрізняються насиченістю крові киснем і через це відбувається плутанина.
Вимушена плутанина
Коли ми знаходимося поблизу серця, можна подумати, що існують тільки судини, що ведуть до серця (вени) і від серця (артерії). Це випливає також із схем кровообігу, показаних на рисунках 1 та 2. На жаль, це не завжди так. На схемі джерела [5] показано “Кровообіг у печінці [blood circulation in the liver]”. Особливість цього "кровообігу" в тому, що кров надходить у печінку після того, як вона минула капіляри шлункового тракту (у книзі [4] паралельно системі капілярів шлункового тракту показана також система капілярів селезінки. Кров після селезінки також надходить у печінку). Тобто, до печінки надходить не артеріальна кров високого тиску безпосередньо від серця, а кров, яка втратила значну частину свого тиску при проході системи капілярів шлункового тракту. Це трохи дивно. Печінка є досить великим органом тіла. Важко зрозуміти, як вона може обходитися не лише кров'ю зниженого тиску, а й кров'ю, збідненою киснем після проходу через капіляри кишківника. Мабуть, так треба. У організму свої завдання і нам не вказувати, як їх правильно вирішувати. Але ця схема наведена не через цю дивність з погляду фізики, а через застосовувані в ній назви судин (Мал.3).
До травного тракту веде судину під назвою "артерії травного тракту". Не знаю, чому тут множина, але це посуд високого тиску, що веде безпосередньо від серця, він повинен пульсувати, це артерія. Після об'єднання капілярів травного тракту в один посуд він називається "печінкова ворітна вена". Це судина щодо низького тиску, вона має називатися веною, це теж правильно. Але після розгалуження в системи капілярів печінки та нового об'єднання у спільну посудину він називається “печінкова вена”. Ця посудина, безумовно, має називатися веною, тому що вона веде прямо до серця. Тобто всі назви начебто правильні, але на вході в печінку ми маємо вену і на виході також вену. Дивно? Звісно, дивно. А що робити бідним медикам чи біологам, якщо існують лише два типи судин, лише вени та артерії?
Але така проблема виникає не лише у разі печінки. У жіночих організмах іноді плід. Спеціально для цього випадку теж довелося вигадувати назви та цілі фрази. В одній з подібних схем знаходиться наступна пропозиція з пояснення до малюнку, що є там: “плацентарна вена, що несе артеріальну кров” [6]. Це майже дослівне повторення вищенаведеної першої фрази з книжки [4]. І тут по вені тече артеріальна кров. І ця фраза теж сказана, мабуть, фахівцем. Але сказано те, чого не може бути. По вені не може текти артеріальна кров. У датському королівстві вочевидь пахне гниллю. Винні не лише фахівці. Виновата, мабуть, ще й дивна термінологія.
Третє півколо кровообігу
Розглянутий "коло кровообігу" печінки особливий. Він, звичайно, як і всі інші "кола кровообігу" навколо не є. Якби на рис. 3 колозамикався, кров мала б прийняти початковий стан. А ми тут навіть за кольором крові бачимо, що коло не замкнулося. Кров ще має стати червоною, тобто насититися киснем. Насправді тут, звичайно, показано один із півколів кровообігу.
Але особливість цього півкола, звичайно, не в цьому.
У організму існує принаймні ще одне важливе завдання, це подача в кров поживних речовин, які потім розносяться кров'ю по всьому організму. Для цього існує третє "коло" кровообігу, коло кровообігу печінки, про яке чомусь не завжди говорять як про особливе коло. Це не "коло" харчування печінки, а "коло" для постачання організму поживними речовинами. Тому це півколо (застосовуватимемо більш правильний термін) проходить через систему капілярів кишечника, де він, мабуть, поповнюється поживними речовинами.
Це “коло” складніше тому, що він проходить через одну, а послідовно через дві системи капілярів. Для цього кров проходить через систему капілярів кишківника, а потім систему капілярів печінки. Як і будь-який інший з "кіл" він проходить через серце, точніше - починається в одній з половин серця і закінчується в іншій. І оскільки це півколо кровообігу служить не для постачання окремої частини тіла, а для харчування всього тіла, він за важливістю порівняти з легеневими півколами, і тому повинен бути виділений особливо. Це зроблено на рис. 4.
Але схему "кровообігу" печінки на рис. 3 можна подивитися з дещо іншої точки зору. До печінки, як це видно з малюнка, паралельно надходить також кров високого тиску безпосередньо від серця, яка також розгалужується на капіляри. Схоже, саме ця печінкова артерія служить для постачання клітин печінки киснем?Як саме ця система капілярів, що знаходяться під високим тиском, приєднується до вже описаної системи капілярів низького тиску, малюнку не видно. Саме це місце прикрите етикеткою, де написано “печінка”. Швидше за все це зроблено спеціально?
Щоб не наштовхувати на можливі неприємні запитання?
Жарти жартами, але ні фізик, ні гідравлік не знали б, як тут приєднати систему капілярів високого тиску до іншої з низьким тиском так, щоб кров у системі капілярів низького тиску не пішла у зворотний бік. Щось тут не так. Можливо, у печінці існують дві паралельні системи капілярів, що з'єднуються в одну судину, що відходить, вже на виході з печінки. Але на вході ці дві системи капілярів явно не повинні з'єднуватися. З погляду фізики цей момент явно потребує додаткового пояснення. Але це лише емоції фізика, які не мають жодного відношення до основного змісту статті.
Великий та малий кола кровообігу
То що ж, з великим та малим колами кровообігу треба попрощатися? Вони ніколи не існували?
Відповідь проста: і так і ні.
Існували так звані кола кровообігу, які насправді є півколами. Тепер, дивлячись на рис. 4, можна сказати, що існують круги кровообігу:
1. Легкі→ліва половина серця→орган(и) тіла→права половина серця→легкі
2. Легкі→л. п. серця→печінка і кишечник→п. п. серця→легені
Це нові малі кола. Але явно можна сказати і про існування великого кола кровообігу для постачання органів тіла поживними речовинами:
1. Печінка та кишечник→п. п. серця→легені→л. п. серця→орган(и) тіла→п. п. серця→легені→л. п. серця→печінка та кишечник