Tipi di sistemi circolatori negli animali
I sistemi circolatori degli animali differiscono per il numero di camere cardiache e per il numero di circuiti attraverso i quali scorre il sangue.
Obiettivi di apprendimento
Descrivi come differisce la circolazione tra pesci, anfibi, rettili, uccelli e mammiferi
Punti chiave
Punti chiave
- I pesci hanno un unico circuito sistemico per il sangue, dove il cuore pompa il sangue alle branchie per essere riossigenato (circolazione branchia), dopodiché il il sangue scorre al resto del corpo e torna al cuore.
- Altri animali, come anfibi, rettili, uccelli e mammiferi, hanno un circuito polmonare, dove il sangue viene pompato dal cuore ai polmoni e ritorno, e un secondo circuito sistemico in cui il sangue viene pompato al corpo e alla schiena.
- Gli anfibi sono unici in quanto hanno un terzo circuito che porta il sangue deossigenato alla pelle in modo che il gas esca nge a verificarsi; questa è chiamata circolazione polmonare.
- Il numero di camere cardiache, atri e ventricoli mitiga la quantità di miscelazione di sangue ossigenato e deossigenato nel cuore poiché più camere di solito significano più separazione tra i circuiti sistemico e polmonare.
- Gli animali a sangue caldo richiedono il sistema più efficiente di quattro camere che ha il sangue ossigenato completamente separato dal sangue deossigenato.
Termini chiave
- atrio: una camera superiore del cuore che riceve il sangue dalle vene e lo forza in un ventricolo
- ventricolo: una camera inferiore del cuore
Sistemi circolatori semplici
Il sistema circolatorio varia da sistemi semplici negli invertebrati a sistemi più complessi nei vertebrati. Gli animali più semplici, come le spugne (Porifera) e i rotiferi (Rotifera), non necessitano di un sistema circolatorio perché la diffusione consente un adeguato scambio di acqua, nutrienti e rifiuti, oltre che di gas disciolti (figura a). Gli organismi che sono più complessi, ma hanno ancora solo due strati di cellule nel loro piano corporeo, come le gelatine (Cnidaria) e le gelatine di pettine (Ctenophora), usano anche la diffusione attraverso la loro epidermide e internamente attraverso il compartimento gastrovascolare. Entrambi i loro tessuti interni ed esterni sono immersi in un ambiente acquoso e scambiano fluidi per diffusione su entrambi i lati (figura b). Lo scambio di liquidi è assistito dal pulsare del corpo della medusa.
Animali senza circolazione sistemi: animali semplici costituiti da un singolo strato cellulare, come la (a) spugna, o solo pochi strati cellulari, come la (b) medusa, non hanno un sistema circolatorio. Invece, gas, nutrienti e rifiuti vengono scambiati per diffusione.
Per gli organismi più complessi, la diffusione non è efficiente per riciclare efficacemente gas, sostanze nutritive e rifiuti attraverso il corpo; pertanto, si sono evoluti sistemi circolatori più complessi. I sistemi circolatori chiusi sono una caratteristica dei vertebrati; tuttavia, esistono differenze significative nella struttura del cuore e nella circolazione del sangue tra i diversi gruppi di vertebrati a causa dell’adattamento durante l’evoluzione e delle differenze associate nell’anatomia.
Sistemi circolatori dei pesci
I pesci hanno un unico circuito per il flusso sanguigno e un cuore a due camere che ha un solo atrio e un solo ventricolo (figura a). L’atrio raccoglie il sangue che è tornato dal corpo, mentre il ventricolo pompa il sangue alle branchie dove avviene lo scambio di gas e il sangue viene riossigenato; questo è chiamato circolazione branchiali. Il sangue poi continua attraverso il resto del corpo prima di tornare all’atrio; questo si chiama circolazione sistemica. Questo flusso unidirezionale di sangue produce un gradiente di sangue da ossigenato a deossigenato attorno al circuito sistemico del pesce. Il risultato è un limite alla quantità di ossigeno che può raggiungere alcuni organi e tessuti del corpo, riducendo la capacità metabolica complessiva dei pesci.
Esempi di sistemi circolatori animali: (a) I pesci hanno i sistemi circolatori più semplici dei vertebrati: il sangue scorre unidirezionalmente dal cuore a due camere attraverso le branchie e poi verso il resto del corpo. (b) Gli anfibi hanno due vie circolatorie: una per l’ossigenazione del sangue attraverso i polmoni e la pelle e l’altra per portare ossigeno al resto del corpo. Il sangue viene pompato da un cuore a tre camere con due atri e un unico ventricolo. (c) I rettili hanno anche due vie circolatorie; tuttavia, il sangue viene ossigenato solo attraverso i polmoni. Il cuore è a tre camere, ma i ventricoli sono parzialmente separati, quindi si verifica una miscelazione di sangue ossigenato e deossigenato, tranne che nei coccodrilli e negli uccelli.(d) I mammiferi e gli uccelli hanno il cuore più efficiente con quattro camere che separano completamente il sangue ossigenato e deossigenato; pompa solo sangue ossigenato attraverso il corpo e sangue deossigenato ai polmoni.
Sistemi circolatori anfibi
In anfibi, rettili, uccelli e mammiferi, il flusso sanguigno è diretto in due circuiti: uno attraverso i polmoni e ritorno al cuore (circolazione polmonare) e l’altro in tutto il resto del corpo e dei suoi organi, incluso il cervello (circolazione sistemica).
Anfibi hanno un cuore a tre camere che ha due atri e un ventricolo invece del cuore di pesce a due camere (figura b). I due atri ricevono sangue dai due diversi circuiti (i polmoni e i sistemi). C’è una certa miscelazione del sangue nel ventricolo del cuore, che riduce l’efficienza dell’ossigenazione. Il vantaggio di questa disposizione è che l’alta pressione nei vasi spinge il sangue ai polmoni e al corpo. La miscelazione è mitigata da una cresta all’interno del ventricolo che devia il sangue ricco di ossigeno attraverso il sistema circolatorio sistemico e il sangue deossigenato al circuito pulmocutaneo dove avviene lo scambio di gas nei polmoni e attraverso la pelle. Per questo motivo, gli anfibi sono spesso descritti come dotati di doppia circolazione.
Sistemi circolatori dei rettili
La maggior parte dei rettili ha anche un cuore a tre camere simile al cuore dell’anfibio che dirige il sangue al polmonare e circuiti sistemici (figura c). Il ventricolo è diviso in modo più efficace da un setto parziale, che si traduce in una minore miscelazione di sangue ossigenato e deossigenato. Alcuni rettili (alligatori e coccodrilli) sono gli animali più primitivi ad esibire un cuore a quattro camere. I coccodrilli hanno un meccanismo circolatorio unico in cui il cuore devia il sangue dai polmoni verso lo stomaco e altri organi durante lunghi periodi di immersione; per esempio, mentre l’animale aspetta la preda o resta sott’acqua in attesa che la preda marcisca. Un adattamento include due arterie principali che lasciano la stessa parte del cuore: una porta il sangue ai polmoni e l’altra fornisce un percorso alternativo allo stomaco e ad altre parti del corpo. Altri due adattamenti includono un foro nel cuore tra i due ventricoli, chiamato forame di Panizza, che consente al sangue di spostarsi da un lato all’altro del cuore e un tessuto connettivo specializzato che rallenta il flusso sanguigno ai polmoni. Insieme, questi adattamenti hanno reso i coccodrilli e gli alligatori uno dei gruppi animali più evoluti sulla terra.
Sistemi circolatori di mammiferi e uccelli
Nei mammiferi e negli uccelli, anche il cuore è diviso in quattro camere: due atri e due ventricoli (figura d). Il sangue ossigenato viene separato dal sangue deossigenato, il che migliora l’efficienza della doppia circolazione ed è probabilmente necessario per lo stile di vita a sangue caldo di mammiferi e uccelli. Il cuore a quattro camere di uccelli e mammiferi si è evoluto indipendentemente da un cuore a tre camere.