Soorten bloedsomloop bij dieren
De bloedsomloop van dieren verschilt in het aantal hartkamers en het aantal circuits waardoor het bloed stroomt.
Leerdoelen
Beschrijf hoe de circulatie verschilt tussen vissen, amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren
Belangrijkste afhaalrestaurants
Belangrijkste punten
- Vissen hebben een enkel systemisch circuit voor bloed, waarbij het hart het bloed naar de kieuwen pompt om opnieuw te worden geoxygeneerd (kieuwcirculatie), waarna de bloed stroomt naar de rest van het lichaam en terug naar het hart.
- Andere dieren, zoals amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren, hebben een longcircuit, waar bloed van het hart naar de longen wordt gepompt en terug, en een tweede, systemisch circuit waar bloed naar het lichaam en terug wordt gepompt.
- Amfibieën zijn uniek omdat ze een derde circuit hebben dat zuurstofarm bloed naar de huid brengt om gas te verwijderen nge optreden; dit wordt pulmocutane circulatie genoemd.
- Het aantal hartkamers, atria en ventrikels, vermindert de hoeveelheid vermenging van zuurstofrijk en gedeoxygeneerd bloed in het hart, aangezien meer kamers gewoonlijk meer scheiding tussen de systemische en pulmonale circuits betekenen.
- Warmbloedige dieren hebben het efficiëntere systeem van vier kamers nodig waarin het zuurstofrijke bloed volledig wordt gescheiden van het zuurstofarme bloed.
Sleutelbegrippen
- atrium: een bovenste kamer van het hart die bloed ontvangt uit de aderen en het in een ventrikel dwingt
- ventrikel: een onderste kamer van het hart
Eenvoudige circulatiesystemen
Het circulatiesysteem varieert van eenvoudige systemen bij ongewervelde dieren tot meer complexe systemen bij gewervelde dieren. De eenvoudigste dieren, zoals de sponzen (Porifera) en raderdiertjes (Rotifera), hebben geen bloedsomloop nodig omdat diffusie voldoende uitwisseling van water, voedingsstoffen en afval mogelijk maakt, evenals opgeloste gassen (figuur a). Organismen die complexer zijn, maar nog steeds slechts twee cellagen in hun lichaamsplan hebben, zoals gelei (Cnidaria) en kamgelei (Ctenophora), gebruiken ook diffusie door hun epidermis en intern door het gastrovasculaire compartiment. Zowel hun inwendige als uitwendige weefsels worden ondergedompeld in een waterige omgeving en wisselen vloeistoffen uit door diffusie aan beide zijden (figuur b). Uitwisseling van vloeistoffen wordt ondersteund door het pulseren van het kwallenlichaam.
Dieren zonder bloedsomloop Systemen: Eenvoudige dieren die uit een enkele cellaag bestaan, zoals de (a) spons, of slechts enkele cellagen, zoals de (b) kwal, hebben geen bloedsomloop. In plaats daarvan worden gassen, voedingsstoffen en afvalstoffen uitgewisseld door diffusie.
Voor complexere organismen is diffusie niet efficiënt om gassen, voedingsstoffen en afvalstoffen effectief door het lichaam te laten circuleren; daarom ontwikkelden zich meer complexe bloedsomloopstelsels. Gesloten bloedsomloop is een kenmerk van gewervelde dieren; er zijn echter significante verschillen in de structuur van het hart en de bloedcirculatie tussen de verschillende gewervelde groepen als gevolg van aanpassing tijdens de evolutie en bijbehorende verschillen in anatomie.
Viscirculatiesystemen
Vissen hebben een enkel circuit voor de bloedstroom en een hart met twee kamers dat slechts een enkel atrium en een enkel ventrikel heeft (figuur a). Het atrium verzamelt bloed dat uit het lichaam is teruggekeerd, terwijl het ventrikel het bloed naar de kieuwen pompt waar gasuitwisseling plaatsvindt en het bloed opnieuw wordt geoxygeneerd; dit heet kieuwcirculatie. Het bloed gaat dan door de rest van het lichaam voordat het weer terugkomt in het atrium; dit wordt systemische circulatie genoemd. Deze unidirectionele bloedstroom produceert een gradiënt van zuurstofrijk naar zuurstofarm bloed rond het systemische circuit van de vis. Het resultaat is een limiet in de hoeveelheid zuurstof die sommige organen en weefsels van het lichaam kan bereiken, waardoor de algehele metabole capaciteit van vissen afneemt.
Voorbeelden van bloedsomloop bij dieren: (a) Vissen hebben de eenvoudigste bloedsomloop van gewervelde dieren: het bloed stroomt in één richting van het tweekamerhart door de kieuwen en vervolgens naar de rest van het lichaam. (b) Amfibieën hebben twee circulatieroutes: één voor zuurstofvoorziening van het bloed door de longen en huid, en de andere om zuurstof naar de rest van het lichaam te brengen. Het bloed wordt gepompt uit een driekamerhart met twee atria en een enkel ventrikel. (c) Reptielen hebben ook twee bloedsomlooproutes; bloed wordt echter alleen via de longen van zuurstof voorzien. Het hart heeft drie kamers, maar de ventrikels zijn gedeeltelijk gescheiden, zodat er enige vermenging van zuurstofrijk en zuurstofarm bloed optreedt, behalve bij krokodilachtigen en vogels.(d) Zoogdieren en vogels hebben het meest efficiënte hart met vier kamers die het zuurstofrijke en zuurstofarme bloed volledig scheiden; het pompt alleen zuurstofrijk bloed door het lichaam en zuurstofarm bloed naar de longen.
Amfibische circulatiesystemen
Bij amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren, de bloedstroom wordt in twee circuits geleid: één door de longen en terug naar het hart (pulmonale circulatie) en de andere door de rest van het lichaam en zijn organen, inclusief de hersenen (systemische circulatie).
Amfibieën een hart met drie kamers hebben dat twee atria en één ventrikel heeft in plaats van het hart met twee kamers van vissen (figuur b). De twee atria ontvangen bloed uit de twee verschillende circuits (de longen en de systemen). Er is enige vermenging van het bloed in de hartkamer, wat de efficiëntie van oxygenatie vermindert. Het voordeel van deze opstelling is dat hoge druk in de bloedvaten bloed naar de longen en het lichaam duwt. De vermenging wordt verzacht door een rand in het ventrikel die zuurstofrijk bloed door de systemische bloedsomloop en zuurstofarm bloed naar het pulmocutane circuit leidt, waar gasuitwisseling plaatsvindt in de longen en door de huid. Om deze reden wordt van amfibieën vaak gezegd dat ze een dubbele bloedsomloop hebben.
Reptielencirculatiesystemen
De meeste reptielen hebben ook een hart met drie kamers, vergelijkbaar met het hart van de amfibie, dat bloed naar de long leidt. en systemische circuits (figuur c). Het ventrikel wordt beter verdeeld door een gedeeltelijk septum, wat resulteert in minder vermenging van zuurstofrijk en zuurstofarm bloed. Sommige reptielen (alligators en krokodillen) zijn de meest primitieve dieren met een hart met vier kamers. Krokodilachtigen hebben een uniek circulatiemechanisme waarbij het hart bloed van de longen naar de maag en andere organen leidt gedurende lange perioden van onderdompeling; bijvoorbeeld terwijl het dier op een prooi wacht of onder water blijft wachten tot de prooi gaat rotten. Eén aanpassing omvat twee hoofdslagaders die hetzelfde deel van het hart verlaten: de ene voert bloed naar de longen en de andere biedt een alternatieve route naar de maag en andere delen van het lichaam. Twee andere aanpassingen zijn onder meer een gat in het hart tussen de twee ventrikels, het foramen van Panizza genaamd, waardoor bloed van de ene kant van het hart naar de andere kan bewegen, en gespecialiseerd bindweefsel dat de bloedstroom naar de longen vertraagt. Samen hebben deze aanpassingen krokodillen en alligators tot een van de meest succesvol ontwikkelde diergroepen op aarde gemaakt.
Bloedsomloop van zoogdieren en vogels
Bij zoogdieren en vogels is het hart ook verdeeld in vier kamers: twee atria en twee ventrikels (figuur d). Het zuurstofrijke bloed wordt gescheiden van het zuurstofarme bloed, wat de efficiëntie van dubbele circulatie verbetert en waarschijnlijk nodig is voor de warmbloedige levensstijl van zoogdieren en vogels. Het hart met vier kamers van vogels en zoogdieren evolueerde onafhankelijk van een hart met drie kamers.