Arten von Kreislaufsystemen bei Tieren
Die Kreislaufsysteme von Tieren unterscheiden sich in der Anzahl der Herzkammern und der Anzahl der Kreisläufe, durch die das Blut fließt.
Lernziele
Beschreiben Sie, wie sich die Zirkulation zwischen Fischen, Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren unterscheidet.
Key Takeaways
Wichtige Punkte
- Fische haben einen einzigen systemischen Blutkreislauf, in dem das Herz das Blut zu den Kiemen pumpt, um sie wieder mit Sauerstoff zu versorgen (Kiemenzirkulation) Blut fließt zum Rest des Körpers und zurück zum Herzen.
- Andere Tiere wie Amphibien, Reptilien, Vögel und Säugetiere haben einen Lungenkreislauf, in dem Blut vom Herzen in die Lunge gepumpt wird und zurück und ein zweiter systemischer Kreislauf, in dem Blut zum Körper und zurück gepumpt wird.
- Amphibien sind insofern einzigartig, als sie einen dritten Kreislauf haben, der sauerstofffreies Blut auf die Haut bringt, um Gas auszutauschen nge auftreten; Dies wird als pulmokutaner Kreislauf bezeichnet.
- Die Anzahl der Herzkammern, Vorhöfe und Ventrikel verringert die Menge der Vermischung von sauerstoffhaltigem und sauerstoffarmem Blut im Herzen, da mehr Kammern normalerweise eine stärkere Trennung zwischen dem systemischen und dem Lungenkreislauf bedeuten.
- Warmblüter benötigen das effizientere System von vier Kammern, bei denen das sauerstoffhaltige Blut vollständig vom sauerstofffreien Blut getrennt ist.
Schlüsselbegriffe
- Atrium: eine obere Kammer des Herzens, die Blut aus den Venen aufnimmt und es in einen Ventrikel zwingt
- Ventrikel: eine untere Kammer des Herzens
Einfache Kreislaufsysteme
Das Kreislaufsystem variiert von einfachen Systemen bei Wirbellosen bis zu komplexeren Systemen bei Wirbeltieren. Die einfachsten Tiere wie die Schwämme (Porifera) und Rotifere (Rotifera) benötigen kein Kreislaufsystem, da die Diffusion einen angemessenen Austausch von Wasser, Nährstoffen und Abfällen sowie gelösten Gasen ermöglicht (Abbildung a). Organismen, die komplexer sind, aber immer noch nur zwei Zellschichten in ihrem Körperplan haben, wie Gelees (Cnidaria) und Kammgelees (Ctenophora), verwenden ebenfalls Diffusion durch ihre Epidermis und intern durch das gastrovaskuläre Kompartiment. Sowohl das innere als auch das äußere Gewebe werden in einer wässrigen Umgebung gebadet und tauschen Flüssigkeiten durch Diffusion auf beiden Seiten aus (Abbildung b). Der Flüssigkeitsaustausch wird durch das Pulsieren des Quallenkörpers unterstützt.
Tiere ohne Kreislauf Systeme: Einfache Tiere, die aus einer einzelnen Zellschicht wie dem (a) Schwamm oder nur wenigen Zellschichten wie der (b) Qualle bestehen, haben kein Kreislaufsystem. Stattdessen werden Gase, Nährstoffe und Abfälle durch Diffusion ausgetauscht.
Bei komplexeren Organismen ist die Diffusion nicht effizient, um Gase, Nährstoffe und Abfälle effektiv durch den Körper zu leiten. Daher entwickelten sich komplexere Kreislaufsysteme. Geschlossene Kreislaufsysteme sind ein Merkmal von Wirbeltieren; Es gibt jedoch signifikante Unterschiede in der Struktur des Herzens und der Durchblutung zwischen den verschiedenen Wirbeltiergruppen aufgrund der Anpassung während der Evolution und der damit verbundenen Unterschiede in der Anatomie.
Fischkreislaufsysteme
Fische haben einen einzigen Kreislauf für den Blutfluss und ein Herz mit zwei Kammern, das nur ein einziges Atrium und einen einzigen Ventrikel hat (Abbildung a). Das Atrium sammelt Blut, das aus dem Körper zurückgekehrt ist, während der Ventrikel das Blut zu den Kiemen pumpt, wo ein Gasaustausch stattfindet und das Blut wieder mit Sauerstoff versorgt wird. Dies nennt man Kiemenzirkulation. Das Blut fließt dann durch den Rest des Körpers, bevor es wieder im Atrium ankommt. Dies nennt man systemische Zirkulation. Dieser unidirektionale Blutfluss erzeugt einen Gradienten von sauerstoffhaltigem zu sauerstoffarmem Blut um den systemischen Kreislauf des Fisches. Das Ergebnis ist eine Begrenzung der Sauerstoffmenge, die einige Organe und Gewebe des Körpers erreichen kann, wodurch die gesamte Stoffwechselkapazität von Fischen verringert wird.
Beispiele für tierische Kreislaufsysteme: (a) Fische haben die einfachsten Kreislaufsysteme der Wirbeltiere: Blut fließt unidirektional vom Zweikammerherz durch die Kiemen und dann zum Rest des Körpers. (b) Amphibien haben zwei Kreislaufwege: einen zur Sauerstoffanreicherung des Blutes durch Lunge und Haut und einen zur Sauerstoffzufuhr zum Rest des Körpers. Das Blut wird aus einem Dreikammerherz mit zwei Vorhöfen und einem einzelnen Ventrikel gepumpt. (c) Reptilien haben auch zwei Kreislaufwege; Blut wird jedoch nur über die Lunge mit Sauerstoff versorgt. Das Herz ist dreikammerig, aber die Ventrikel sind teilweise getrennt, so dass eine gewisse Vermischung von sauerstoffhaltigem und sauerstoffarmem Blut auftritt, außer bei Krokodilen und Vögeln.(d) Säugetiere und Vögel haben das effizienteste Herz mit vier Kammern, die das sauerstoffhaltige und das sauerstoffarme Blut vollständig trennen. Es pumpt nur sauerstoffhaltiges Blut durch den Körper und sauerstoffarmes Blut in die Lunge.
Amphibien-Kreislaufsysteme
Bei Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren Der Blutfluss wird in zwei Kreisläufen geleitet: einem durch die Lunge und zurück zum Herzen (Lungenkreislauf) und dem anderen durch den Rest des Körpers und seiner Organe, einschließlich des Gehirns (systemischer Kreislauf).
Amphibien ein dreikammeriges Herz mit zwei Vorhöfen und einem Ventrikel anstelle des zweikammerigen Herzens von Fischen haben (Abbildung b). Die beiden Vorhöfe erhalten Blut aus den beiden verschiedenen Kreisläufen (Lunge und System). Das Blut im Ventrikel des Herzens vermischt sich etwas, was die Effizienz der Sauerstoffversorgung verringert. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass ein hoher Druck in den Gefäßen Blut zu Lunge und Körper drückt. Die Vermischung wird durch einen Kamm innerhalb des Ventrikels gemildert, der sauerstoffreiches Blut durch das systemische Kreislaufsystem und sauerstofffreies Blut zum pulmokutanen Kreislauf leitet, wo ein Gasaustausch in der Lunge und durch die Haut stattfindet. Aus diesem Grund wird Amphibien häufig als doppelt zirkulierend beschrieben.
Reptilienzirkulationssysteme
Die meisten Reptilien haben auch ein Dreikammerherz ähnlich dem Amphibienherz, das das Blut zur Lunge leitet und systemische Schaltkreise (Abbildung c). Der Ventrikel wird effektiver durch ein Teilseptum geteilt, was zu einer geringeren Vermischung von sauerstoffhaltigem und sauerstoffarmem Blut führt. Einige Reptilien (Alligatoren und Krokodile) sind die primitivsten Tiere, die ein Herz mit vier Kammern aufweisen. Krokodile haben einen einzigartigen Kreislaufmechanismus, bei dem das Herz während langer Zeiträume des Eintauchens Blut von der Lunge zum Magen und zu anderen Organen leitet. Zum Beispiel, während das Tier auf Beute wartet oder unter Wasser bleibt und darauf wartet, dass die Beute verrottet. Eine Anpassung umfasst zwei Hauptarterien, die denselben Teil des Herzens verlassen: Eine führt Blut in die Lunge und die andere bietet einen alternativen Weg zum Magen und zu anderen Körperteilen. Zwei weitere Anpassungen umfassen ein Loch im Herzen zwischen den beiden Ventrikeln, das Foramen Panizza, das es dem Blut ermöglicht, sich von einer Seite des Herzens zur anderen zu bewegen, und spezielles Bindegewebe, das den Blutfluss zur Lunge verlangsamt. Zusammen haben diese Anpassungen Krokodile und Alligatoren zu einer der am erfolgreichsten entwickelten Tiergruppen der Erde gemacht.
Kreislaufsysteme von Säugetieren und Vögeln
Bei Säugetieren und Vögeln ist auch das Herz geteilt in vier Kammern: zwei Vorhöfe und zwei Ventrikel (Abbildung d). Das sauerstoffhaltige Blut wird vom sauerstofffreien Blut getrennt, was die Effizienz der Doppelzirkulation verbessert und wahrscheinlich für den warmblütigen Lebensstil von Säugetieren und Vögeln erforderlich ist. Das Vierkammerherz von Vögeln und Säugetieren entwickelte sich unabhängig von einem Dreikammerherz