Körper: Der Blutkreislauf und das Herz als Motor des Menschen


(C) Martin-rnr, 2011, Quelle: Wikipedia (CC BY-SA 3.0)

Die sogenannten Vorhöfe spielen für die Blutbewegung im Kreislauf so gesehen keine Rolle, nur die Kammern liefern die Antriebskraft. Erschlaffen die Muskelfasern des Herzens, so füllen sich seine Hohlräume mit Blut. Diese Phase nennt man Diastole ([griech.] diastellein = auseinanderziehen). Zieht sich die Muskulatur zusammen, spricht man von Systole (systellein = zusammenziehen).

In diese Phase fällt die Austreibung des Blutes in die Schlagadern. Diastole und Systole ergeben zusammen eine Herzperiode. Die Arbeit des Herzmuskels. Während der Systole verrichtet das Herz Arbeit. Diese setzt sich aus Druck-Volumen-Arbeit einerseits und Beschleunigungsarbeit andererseits zusammen, d.h., eine bestimmte Blutmenge wird zunächst unter höheren Druck und dann in Bewegung gesetzt.

Beide Anteile ergeben für rechte und linke Herzhälfte zusammen eine Arbeit von 0,19 Kilopondmetern je Herzschlag (kpm, Kilopondmeter, Maßeinheit der Arbeit, früher kgm, Kilogrammmeter). Das Herz könnte also während einer Periode einen Körper vom Gewicht 1 kp um 19 cm heben (kp, Kilopond, Maßeinheit der Kraft bzw. des Gewichts, früher Kilogramm, Kilogramm).

Der Anteil der Beschleunigungsarbeit am Gesamtaufwand ist dabei sehr gering, weil infolge der elastischen Eigenschaften des Gefäßsystems das Blut in den Schlagadern auch während der Diastole nicht stillsteht (Windkesselfunktion der Aorta). Rechte und linke Herzhälfte fördern im Mittel die gleiche Blutmenge. Da aber im Lungenkreislauf der Strömungswiderstand niedriger ist als im großen Kreislauf, ist auch die Arbeit der rechten Kammer geringer als die der linken.

Der Wirkungsgrad des Herzens. Unter Wirkungsgrad versteht man allgemein den Anteil an Energie, der von der zugeführten Energie in mechanische Arbeit umgesetzt wird. Er beträgt beim Herzen etwa 30%. Das bedeutet einen Verlust von etwa 70 Prozent der Gesamtenergie in Form von - mechanisch nicht verwertbarer - Wärme. Dennoch zeigt ein Vergleich mit technischen Kraftmaschinen, dass der Wirkungsgrad des Herzens nur von den besten Dieselmotoren erreicht wird.

Die biologischen Eigenschaften des Herzmuskels. Die Verkürzung oder Anspannung von Muskelfasern ist der Ausdruck ihrer Erregung. Zur Auslösung der Erregung bedarf es eines Reizes. Alles-oder-Nichts-Regel. Zwischen Reiz und Erregung besteht bei der Arbeitsmuskulatur des Herzens eine eigenartige Beziehung, die als Alles-oder-Nichts-Regel bezeichnet wird. Sie besagt, dass die Größe der Erregung unabhängig von der Reizstärke ist, wenn der Reiz nur überhaupt wirksam wird. Sie bleibt aber abhängig von den Bedingungen, unter denen das Herz sich bei Eintritt der Erregung gerade befindet.

Man kann daher diese Regel auch so formulieren: Das Herz kontrahiert sich auf einen wirksamen Reiz maximal unter den gegebenen Arbeitsbedingungen und unabhängig von der Reizstärke. Grundgesetz der Herzdynamik. Die Arbeitsökonomie des Herzmuskels wird von dem Grundgesetz der Herzdynamik bestimmt. Ist der Blutabfluss aus dem Herzen während der Systole erschwert (hoher Widerstand im peripheren Kreislauf), so ist das Herz innerhalb weniger Schläge in der Lage, unter Beibehalten des Auswurfvolumens und der Schlagfolge, nur durch Verstärkung der Kraftentfaltung das Hindernis zu überwinden.

Besteht in der Diastole vermehrter Blutzustrom zum Herzen, so bewältigt der Herzmuskel das größere Blutvolumen auch ohne Steigerung der Schlagfolge, nur durch Zunahme der Kraftentfaltung der einzelnen Fasern. Diese Eigenregulation heißt muskuläre Anpassung, weil sie allein durch die Muskelfasern erfolgt. Sie ermöglicht sogar dem künstlich vom Organismus getrennten Herzen, wechselnden Anforderungen in weiten Grenzen zu entsprechen.

Bild: Wikipedia (symbolisch für "Herz und Blut")

  
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