Typy układów krążenia u zwierząt
Układy krążenia zwierząt różnią się liczbą komór serca i liczbą obwodów, przez które przepływa krew.
Cele nauczania
Opisz różnice w krążeniu u ryb, płazów, gadów, ptaków i ssaków
Kluczowe wnioski
Kluczowe punkty
- Ryby mają pojedynczy układ krążenia krwi, w którym serce pompuje krew do skrzeli w celu ponownego natlenienia (krążenie skrzelowe), po czym krew przepływa do reszty ciała iz powrotem do serca.
- Inne zwierzęta, takie jak płazy, gady, ptaki i ssaki, mają obwód płucny, w którym krew jest pompowana z serca do płuc iz powrotem, oraz drugi, układowy obwód, w którym krew jest pompowana do ciała iz powrotem.
- Płazy są wyjątkowe, ponieważ mają trzeci obwód, który dostarcza odtlenioną krew do skóry w celu usunięcia gazów nge zaistnieć; nazywa się to krążeniem płucno-skórnym.
- Liczba komór serca, przedsionków i komór zmniejsza ilość mieszanej krwi natlenionej i odtlenionej w sercu, ponieważ więcej komór oznacza zwykle większą separację między obwodami systemowymi i płucnymi.
- Zwierzęta ciepłokrwiste wymagają wydajniejszego systemu czterech komór, w których natleniona krew jest całkowicie oddzielona od krwi odtlenionej.
Kluczowe pojęcia
- przedsionek: górna komora serca, która odbiera krew z żył i wtłacza ją do komory
- komora: dolna komora serca
Proste układy krążenia
Układ krążenia różni się od prostych układów u bezkręgowców do bardziej złożonych układów u kręgowców. Najprostsze zwierzęta, takie jak gąbki (Porifera) i wrotki (Rotifera), nie potrzebują układu krążenia, ponieważ dyfuzja umożliwia odpowiednią wymianę wody, składników odżywczych i odpadów, a także rozpuszczonych gazów (rysunek a). Organizmy, które są bardziej złożone, ale nadal mają tylko dwie warstwy komórek w planie ciała, takie jak galaretki (Cnidaria) i galaretki grzebieniowe (Ctenophora), również wykorzystują dyfuzję przez naskórek i wewnętrznie przez przedział żołądkowo-naczyniowy. Zarówno ich tkanki wewnętrzne, jak i zewnętrzne są kąpane w środowisku wodnym i wymieniają płyny poprzez dyfuzję po obu stronach (rysunek b). Wymianę płynów wspomaga pulsowanie ciała meduzy.
Zwierzęta bez układu krążenia układy: Proste zwierzęta składające się z pojedynczej warstwy komórek, takich jak (a) gąbka, lub tylko kilku warstw komórek, takich jak (b) meduza, nie mają układu krążenia. Zamiast tego gazy, składniki odżywcze i odpady są wymieniane na drodze dyfuzji.
W przypadku bardziej złożonych organizmów dyfuzja nie jest wydajna w przypadku efektywnego obiegu gazów, składników odżywczych i odpadów w organizmie; dlatego wyewoluowały bardziej złożone układy krążenia. Zamknięte układy krążenia są charakterystyczne dla kręgowców; jednak istnieją znaczące różnice w budowie serca i krążeniu krwi między różnymi grupami kręgowców ze względu na adaptację podczas ewolucji i związane z tym różnice w anatomii.
Ryby krążenia
Ryby mają pojedynczy obwód przepływu krwi i dwukomorowe serce z tylko jednym przedsionkiem i jedną komorą (ryc. A). Przedsionek gromadzi krew, która powróciła z organizmu, podczas gdy komora pompuje krew do skrzeli, gdzie następuje wymiana gazowa i krew jest ponownie natleniana; nazywa się to krążeniem skrzelowym. Krew przechodzi następnie przez resztę ciała przed powrotem do przedsionka; nazywa się to krążeniem ogólnoustrojowym. Ten jednokierunkowy przepływ krwi powoduje powstanie gradientu krwi natlenionej do odtlenionej w obwodzie systemowym ryby. Rezultatem jest ograniczenie ilości tlenu, które może dotrzeć do niektórych narządów i tkanek organizmu, zmniejszając ogólną zdolność metaboliczną ryb.
Przykłady układów krążenia zwierząt: (a) Ryby mają najprostszy układ krążenia kręgowców: krew przepływa jednokierunkowo z dwukomorowego serca przez skrzela, a następnie do reszta ciała. (b) Płazy mają dwie drogi krążenia: jedną do natlenienia krwi przez płuca i skórę, a drugą do dostarczania tlenu do reszty ciała. Krew jest pompowana z trójkomorowego serca z dwoma przedsionkami i jedną komorą. (c) Gady mają również dwie drogi krążenia; jednakże krew jest natleniana tylko przez płuca. Serce jest trójkomorowe, ale komory są częściowo oddzielone, więc dochodzi do mieszania natlenionej i odtlenionej krwi, z wyjątkiem krokodyli i ptaków.(d) Ssaki i ptaki mają najbardziej wydajne serce z czterema komorami, które całkowicie oddzielają natlenioną i odtlenioną krew; pompuje tylko utlenioną krew przez ciało, a odtlenioną krew do płuc.
Układ krążenia płazów
U płazów, gadów, ptaków i ssaków, przepływ krwi jest kierowany dwoma obwodami: jednym przez płuca iz powrotem do serca (krążenie płucne), a drugim przez resztę ciała i jego narządy, w tym mózg (krążenie ogólnoustrojowe).
Płazy mają trójkomorowe serce, które ma dwa przedsionki i jedną komorę zamiast dwukomorowego serca ryb (ryc. b). Dwa przedsionki otrzymują krew z dwóch różnych obwodów (płuc i układów). W komorze serca dochodzi do mieszania się krwi, co zmniejsza efektywność dotlenienia. Zaletą tego układu jest to, że wysokie ciśnienie w naczyniach powoduje wypychanie krwi do płuc i ciała. Mieszanie jest łagodzone przez występ w komorze, który kieruje bogatą w tlen krew przez układ krążenia ogólnoustrojowego i krew odtlenioną do obwodu płucno-skórnego, w którym następuje wymiana gazowa w płucach i przez skórę. Z tego powodu płazy są często opisywane jako mające podwójny obieg.
Układ krążenia gadów
Większość gadów ma również trójkomorowe serce podobne do serca płazów, które kieruje krew do płuc i obwody systemowe (rysunek c). Komora jest skuteczniej podzielona przegrodą częściową, co powoduje mniejsze mieszanie krwi natlenionej i odtlenionej. Niektóre gady (aligatory i krokodyle) są najbardziej prymitywnymi zwierzętami, które mają czterokomorowe serce. Krokodyle mają unikalny mechanizm krążenia, w którym serce przetacza krew z płuc do żołądka i innych narządów podczas długich okresów zanurzenia; na przykład, gdy zwierzę czeka na zdobycz lub pozostaje pod wodą, czekając, aż ofiara zgnije. Jedna adaptacja obejmuje dwie główne tętnice, które opuszczają tę samą część serca: jedna doprowadza krew do płuc, a druga zapewnia alternatywną drogę do żołądka i innych części ciała. Dwie inne adaptacje obejmują otwór w sercu między dwiema komorami, zwany otworem Panizzy, który umożliwia przepływ krwi z jednej strony serca na drugą, oraz wyspecjalizowaną tkankę łączną, która spowalnia dopływ krwi do płuc. Razem te adaptacje uczyniły krokodyle i aligatory jedną z najlepiej wyewoluowanych grup zwierząt na ziemi.
Układ krążenia ssaków i ptaków
U ssaków i ptaków serce jest również podzielone na cztery komory: dwie przedsionki i dwie komory (ryc. d). Natleniona krew jest oddzielana od krwi odtlenionej, co poprawia sprawność podwójnego krążenia i jest prawdopodobnie niezbędne do ciepłokrwistego trybu życia ssaków i ptaków. Czterokomorowe serce ptaków i ssaków wyewoluowało niezależnie od serca trójkomorowego.