Rodzaje układów krążenia: otwarte vs. Zamknięte

Układ krążenia służy do poruszania się krew do miejsca lub miejsc, w których można go natlenić i gdzie można usuwać odpady. Krążenie służy następnie doprowadzeniu świeżo natlenionej krwi do tkanek ciała. Gdy tlen i inne substancje chemiczne dyfundują z komórek krwi do płynu otaczającego komórki tkanek organizmu, produkty odpadowe dyfundują do komórek krwi, które mają zostać zabrane. Krew krąży w organach takich jak wątroba i nerki gdzie odpady są usuwane i wracają do płuca po świeżą dawkę tlenu. A potem proces się powtarza. Ten proces obiegu jest niezbędny do dalszego życia komórki, tkanki, a nawet całego organizmu. Zanim porozmawiamy o serce, powinniśmy krótko przedstawić dwa szerokie typy krążenia występujące u zwierząt. Omówimy również postępującą złożoność serca, gdy ktoś będzie wspinał się po drabinie ewolucyjnej.

Wiele bezkręgowców w ogóle nie ma układu krążenia. Ich komórki są wystarczająco blisko swojego środowiska, aby tlen, inne gazy, składniki odżywcze i produkty odpadowe mogły po prostu przenikać z komórek do komórek. U zwierząt z wieloma warstwami komórek, zwłaszcza zwierząt lądowych, to nie zadziała, ponieważ ich komórki znajdują się zbyt daleko od środowiska zewnętrznego dla prostej osmozy i

U zwierząt wyższych istnieją dwa podstawowe typy układów krążenia: otwarty i zamknięty. Stawonogi i mięczaki mają otwarty układ krążenia. W tego rodzaju systemie nie ma prawdziwego serca ani naczyń włosowatych, jakie występują u ludzi. Zamiast serca są naczynia krwionośne które działają jak pompy, aby wymusić przepływ krwi. Zamiast naczyń włosowatych naczynia krwionośne łączą się bezpośrednio z otwartymi zatokami. „Krew”, w rzeczywistości połączenie krwi i płynu śródmiąższowego zwanego „hemolimfą”, jest wtłaczane z naczyń krwionośnych do dużych zatok, gdzie faktycznie kąpie narządy wewnętrzne. Inne naczynia otrzymują krew tłoczoną z tych zatok i kierują ją z powrotem do naczyń pompujących. Pomaga wyobrazić sobie wiadro z dwoma wychodzącymi z niego wężami, które są podłączone do ściśniętej żarówki. Gdy ściśnięta jest żarówka, zmusza wodę do wiadra. Jeden wąż będzie wylewał wodę do wiadra, drugi wysysa wodę z wiadra. Nie trzeba dodawać, że jest to bardzo nieefektywny system. Owady mogą sobie poradzić z tego rodzaju systemem, ponieważ mają liczne otwory w swoich ciałach (spirale), które pozwalają „krwi” wejść w kontakt z powietrzem.

Zamknięty układ krążenia niektórych mięczaków i wszystkich kręgowców oraz wyższych bezkręgowców jest znacznie bardziej wydajnym układem. Tutaj krew jest pompowana przez zamknięty system tętnice, żyły, i naczynia włosowate. Kapilary otaczają narządy, upewniając się, że wszystkie komórki mają równe szanse na odżywianie i usuwanie produktów odpadowych. Jednak nawet zamknięte układy krążenia różnią się, gdy poruszamy się dalej w górę drzewa ewolucyjnego.

Jeden z najprostszych rodzajów zamkniętych układów krążenia znajduje się w pierścieniach, takich jak dżdżownica. Dżdżownice mają dwa główne naczynia krwionośne - grzbietowe i brzuszne - które przenoszą krew odpowiednio w stronę głowy lub ogona. Krew przemieszcza się wzdłuż naczynia grzbietowego przez fale skurczu w ścianie naczynia. Te kurczliwe fale nazywane są „perystaltyką”. W przedniej części robaka znajduje się pięć par naczyń, które luźno nazywamy „sercami”, które łączą naczynia grzbietowe i brzuszne. Te łączące naczynia działają jak szczątkowe serca i wtłaczają krew do naczynia brzusznego. Ponieważ zewnętrzne pokrycie (naskórek) dżdżownicy jest tak cienkie i stale wilgotne, istnieje duża możliwość wymiany gazów, co sprawia, że ​​ten stosunkowo nieefektywny system jest możliwy. Dżdżownice mają również specjalne narządy do usuwania odpadów azotowych. Mimo to krew może płynąć do tyłu, a system jest tylko nieco bardziej wydajny niż otwarty system owadów.

Gdy zbliżamy się do kręgowców, zaczynamy odnajdywać rzeczywistą wydajność w zamkniętym systemie. Ryby posiadają jeden z najprostszych rodzajów prawdziwych serc. Serce ryby to dwukomorowy narząd złożony z jednego przedsionka i jednej komory. Serce ma muskularne ściany i zastawkę między komorami. Krew jest pompowana z serca do skrzeli, gdzie otrzymuje tlen i pozbywa się dwutlenku węgla. Następnie krew przechodzi do narządów ciała, gdzie wymieniane są składniki odżywcze, gazy i odpady. Jednak nie ma podziału krążenia między narządami oddechowymi a resztą ciała. Oznacza to, że krew płynie w obwodzie, który przenosi krew z serca do skrzeli do narządów i z powrotem do serca, aby ponownie rozpocząć swoją okrężną podróż.

Żaby mają trójkomorowe serce, składające się z dwóch przedsionków i jednej komory. Krew opuszczająca komorę przechodzi do rozwidlonej aorty, gdzie krew ma równą szansę na podróż przez obwód naczyń prowadzących do płuc lub obwód prowadzący do innych narządów. Krew powracająca do serca z płuc przechodzi do jednego przedsionka, podczas gdy krew wracająca z reszty ciała przechodzi do drugiego. Obie przedsionki opróżniają się do pojedynczej komory. Chociaż zapewnia to, że pewna ilość krwi zawsze przechodzi do płuc, a następnie z powrotem do serca, mieszanie się natleniona i odtleniona krew w jednej komorze oznacza, że ​​narządy nie nasycają się krwią tlen. Mimo to, dla stworzenia zimnokrwistego, takiego jak żaba, system działa dobrze.

Ludzie i wszystkie inne ssaki, a także ptaki, mają czterokomorowe serce z dwoma atria i dwa komory. Odtleniona i dotleniona krew nie jest mieszana. Cztery komory zapewniają sprawny i szybki przepływ silnie dotlenionej krwi do narządów ciała. Pomaga to w regulacji termicznej i szybkich, zrównoważonych ruchach mięśni.