Typer av cirkulationssystem hos djur
Djurens cirkulationssystem skiljer sig åt i antalet hjärtkammare och antalet kretsar genom vilka blodet flyter.
Inlärningsmål
Beskriv hur cirkulationen skiljer sig mellan fisk, amfibier, reptiler, fåglar och däggdjur
Viktiga takeaways
Nyckelpunkter
- Fisk har en enda systemkrets för blod, där hjärtat pumpar blodet till gälarna som ska syresättas (gälcirkulation), varefter blod flyter till resten av kroppen och tillbaka till hjärtat.
- Andra djur, såsom amfibier, reptiler, fåglar och däggdjur, har en lungkrets där blod pumpas från hjärtat till lungorna och tillbaka, och en andra systemisk krets där blod pumpas till kroppen och tillbaka.
- Amfibier är unika genom att de har en tredje krets som ger deoxygenerat blod till huden för gasutsläpp nge att inträffa; detta kallas pulmokutan cirkulation.
- Antalet hjärtkammare, förmak och ventrikler, mildrar mängden blandning av syresatt och deoxygenerat blod i hjärtat eftersom fler kammare vanligtvis betyder mer separation mellan de systemiska och pulmonala kretsarna.
- Varmblodiga djur kräver ett mer effektivt system med fyra kamrar som har syresatt blod helt åtskilt från deoxygenerat blod.
Nyckeltermer
- atrium: en övre kammare i hjärtat som tar emot blod från venerna och tvingar det in i en ventrikel
- ventrikel: en nedre kammare i hjärtat
Enkla cirkulationssystem
Cirkulationssystemet varierar från enkla system hos ryggradslösa djur till mer komplexa system hos ryggradsdjur. De enklaste djuren, som svamparna (Porifera) och rotorerna (Rotifera), behöver inte ett cirkulationssystem eftersom diffusion möjliggör tillräckligt utbyte av vatten, näringsämnen och avfall, liksom upplösta gaser (figur a). Organismer som är mer komplexa, men som fortfarande har bara två lager av celler i sin kroppsplan, såsom gelé (Cnidaria) och kamgelé (Ctenophora), använder också diffusion genom epidermis och internt genom det gastrovaskulära avdelningen. Både deras inre och yttre vävnader badas i en vattenbaserad miljö och byter vätska genom diffusion på båda sidor (figur b). Vätskeutbyte stöds av manetkroppens pulserande.
Djur utan cirkulation system: Enkla djur som består av ett enda cellskikt, såsom (a) svampen, eller bara ett fåtal cellskikt, såsom (b) maneterna, har inget cirkulationssystem. Istället utbyts gaser, näringsämnen och avfall genom diffusion.
För mer komplexa organismer är diffusion inte effektiv för att cykla gaser, näringsämnen och avfall effektivt genom kroppen; därför utvecklades mer komplexa cirkulationssystem. Stängda cirkulationssystem är en egenskap hos ryggradsdjur; emellertid finns det signifikanta skillnader i hjärtstrukturen och blodcirkulationen mellan de olika ryggradsdjursgrupperna på grund av anpassning under evolutionen och associerade skillnader i anatomi.
Fish Circulatory Systems
Fisk har en enda krets för blodflöde och ett tvåkammarhjärta som bara har ett enda förmak och en enda ventrikel (figur a). Atriumet samlar upp blod som har återvänt från kroppen, medan kammaren pumpar blodet till gälarna där gasutbyte sker och blodet syresätts igen; detta kallas gillcirkulation. Blodet fortsätter sedan genom resten av kroppen innan det kommer tillbaka till förmaket; detta kallas systemisk cirkulation. Detta enriktade blodflöde ger en gradient av syresatt till avoxiderat blod runt fiskens systemkrets. Resultatet är en gräns för mängden syre som kan nå vissa av kroppens organ och vävnader, vilket minskar fiskens totala metaboliska förmåga.
Exempel på cirkulationssystem för djur: (a) Fisk har de enklaste cirkulationssystemen hos ryggradsdjur: blod strömmar enkelriktat från det tvåkammare hjärtat genom gälarna och sedan till resten av kroppen. (b) Amfibier har två cirkulationsvägar: en för syresättning av blodet genom lungorna och huden och den andra för att ta syre till resten av kroppen. Blodet pumpas från ett trekammarhjärta med två förmak och en enda ventrikel. (c) Reptiler har också två cirkulationsvägar; emellertid syres blod endast genom lungorna. Hjärtat är tre kammare, men kammarna är delvis separerade så att en viss blandning av syresatt och avoxiderat blod förekommer, förutom hos krokodilier och fåglar.(d) Däggdjur och fåglar har det mest effektiva hjärtat med fyra kamrar som helt separerar det syresatta och deoxigenerade blodet; det pumpar endast syresatt blod genom kroppen och avoxiderat blod till lungorna.
Amfibie-cirkulationssystem
Hos amfibier, reptiler, fåglar och däggdjur, blodflödet styrs i två kretsar: en genom lungorna och tillbaka till hjärtat (lungcirkulationen) och den andra genom resten av kroppen och dess organ, inklusive hjärnan (systemisk cirkulation).
Amfibier har ett trekammarehjärta som har två förmak och en ventrikel snarare än fiskens tvåkammarehjärta (figur b). De två förmakarna får blod från de två olika kretsarna (lungorna och systemen). Det förekommer viss blandning av blodet i hjärtkammaren, vilket minskar syresättningseffektiviteten. Fördelen med detta arrangemang är att högt tryck i kärlen skjuter blod till lungorna och kroppen. Blandningen lindras av en ås i kammaren som leder syrerikt blod genom det systemiska cirkulationssystemet och avoxiderat blod till pulmokutan krets där gasutbyte sker i lungorna och genom huden. Av denna anledning beskrivs amfibier ofta som dubbla cirkulationer.
Reptilcirkulationssystem
De flesta reptiler har också ett trekammarhjärta som liknar amfibiehjärtat som leder blod till lungan och systemkretsar (figur c). Kammaren delas mer effektivt av ett partiellt septum, vilket resulterar i mindre blandning av syresatt och deoxigenerat blod. Vissa reptiler (alligatorer och krokodiler) är de mest primitiva djuren som uppvisar ett fyrkammarhjärta. Krokodilier har en unik cirkulationsmekanism där hjärtat shuntar blod från lungorna mot magen och andra organ under långa perioder av nedsänkning; till exempel medan djuret väntar på byte eller stannar under vattnet och väntar på att bytet ruttnar. En anpassning inkluderar två huvudartärer som lämnar samma del av hjärtat: en tar blod till lungorna och den andra ger en alternativ väg till magen och andra delar av kroppen. Två andra anpassningar inkluderar ett hål i hjärtat mellan de två ventriklarna, kallat föramen av Panizza, vilket gör att blod kan röra sig från ena sidan av hjärtat till den andra och specialiserad bindväv som saktar blodflödet till lungorna. Tillsammans har dessa anpassningar gjort krokodiler och alligatorer till en av de mest framgångsrikt utvecklade djurgrupperna på jorden.
Däggdjurs- och fågelcirkulationssystem
Hos däggdjur och fåglar är hjärtat också uppdelat i fyra kamrar: två förmak och två ventriklar (figur d). Det syresatta blodet separeras från det avoxiderade blodet, vilket förbättrar effektiviteten i dubbelcirkulationen och krävs sannolikt för däggdjur och fåglar med varmblod. Fyra och däggdjurens fyra kammarehjärta utvecklades oberoende av ett trekammarhjärta.