biologi i

i alle dyr, undtagen nogle få enkle typer, bruges kredsløbssystemet til at transportere næringsstoffer og gasser gennem kroppen. Simpel diffusion tillader noget vand, næringsstof, affald og gasudveksling til primitive dyr, der kun er et par cellelag tykke; imidlertid er bulkstrøm den eneste metode, hvormed hele kroppen af større mere komplekse organismer er adgang til.,

Kredsløbssystemarkitektur

kredsløbssystemet er effektivt et netværk af cylindriske kar: arterierne, venerne og kapillærerne, der stammer fra en pumpe, hjertet. I alle hvirveldyrsorganismer såvel som nogle hvirvelløse dyr er dette et lukket kredsløbssystem, hvor blodet ikke er frit i et hulrum. I et lukket kredsløbssystem er blod indeholdt i blodkar og cirkulerer ensrettet fra hjertet omkring den systemiske cirkulationsvej og vender derefter tilbage til hjertet igen, som illustreret i figur 1a., I modsætning til et lukket system, leddyr, herunder insekter, krebsdyr, og de fleste bløddyr—have et åbent kredsløb, som illustreret i Figur 1b. I et åbent kredsløb, blod ikke er lukket inde i blodkar, men er pumpet ind i et hulrum, kaldet en hemocoel og kaldes dyr, fordi blodet blander sig med interstitiel væske. Når hjertet slår, og dyret bevæger sig, cirkulerer hæmolymfen omkring organerne i kropshulrummet og genindtræder derefter hjerterne gennem åbninger kaldet ostia. Denne bevægelse giver mulighed for udveksling af gas og næringsstoffer., Et åbent kredsløbssystem bruger ikke så meget energi som et lukket system til at betjene eller opretholde; der er dog en afvejning med mængden af blod, der kan flyttes til metabolisk aktive organer og væv, der kræver høje niveauer af ilt. Faktisk er en af grundene til, at insekter med vingespænd på op til to meter brede (70 cm) ikke findes i dag, sandsynligvis fordi de blev udkonkurreret ved ankomsten af fugle for 150 millioner år siden. Fugle, der har et lukket kredsløbssystem, menes at have bevæget sig mere agilt, så de kan få mad hurtigere og muligvis at bytte på insekterne.,

Figur 1. I (A) lukkede kredsløbssystemer pumper hjertet blod gennem kar, der er adskilt fra kroppens interstitielle væske. De fleste hvirveldyr og nogle hvirvelløse dyr, som denne annelid regnorm, har et lukket kredsløbssystem. I (B) åbne kredsløbssystemer pumpes en væske kaldet hæmolymph gennem et blodkar, der tømmes ind i kropshulrummet. Hemolymph vender tilbage til blodkarret gennem åbninger kaldet ostia. Leddyr som denne bi og de fleste bløddyr har åbne kredsløbssystemer.,

Variation i kredsløbssystemet hos dyr

kredsløbssystemet varierer fra simple systemer hos hvirvelløse dyr til mere komplekse systemer hos hvirveldyr. Den simpleste dyr, såsom svampe (samt porifera) og rotifers (Rotifera), behøver ikke en kredsløbssygdomme, fordi diffusion giver tilstrækkelig udveksling af vand, næringsstoffer og affald, samt opløste gasser, som vist i Figur 2a., Organismer, der er mere komplekse, men stadig kun har to lag af celler i deres krop plan, såsom gelé (Cnidaria) og kam gelé (Ctenophora) også bruge diffusion gennem deres epidermis og internt gennem gastrovascular rum. Både deres indre og ydre væv bades i et vandigt miljø og udveksler væsker ved diffusion på begge sider, som illustreret i figur 2b. udveksling af væsker hjælpes af pulseringen af vandmandskroppen.

Figur 2., Enkle dyr, der består af et enkelt cellelag, såsom (A) svampen eller kun et par cellelag, såsom (B) vandmænd, har ikke et kredsløbssystem. I stedet udveksles gasser, næringsstoffer og affald ved diffusion.

For mere komplekse organismer er diffusion ikke effektiv til cykling af gasser, næringsstoffer og affald effektivt gennem kroppen; derfor udviklede mere komplekse kredsløbssystemer. De fleste leddyr og mange bløddyr har åbne kredsløbssystemer., I et åbent system skubber et langstrakt bankende hjerte hæmolymfen gennem kroppen, og muskelkontraktioner hjælper med at bevæge væsker. De større og mere komplekse krebsdyr, herunder hummere, har udviklet arteriel-lignende fartøjer til at skubbe blod gennem deres kroppe, og de mest aktive bløddyr, såsom blæksprutter, har udviklet sig i et lukket kredsløb, og er i stand til at bevæge sig hurtigt for at fange bytte., Lukkede kredsløbssystemer er et kendetegn ved hvirveldyr; der er dog betydelige forskelle i hjertets struktur og blodcirkulationen mellem de forskellige hvirveldyrgrupper på grund af tilpasning under evolution og tilhørende forskelle i anatomi. Figur 3 illustrerer de grundlæggende kredsløbssystemer hos nogle hvirveldyr: fisk, amfibier, krybdyr og pattedyr.

Som illustreret i figur 3a fisk har en enkelt kredsløb for blodgennemstrømning og en to-kammeret hjerte, der kun har en enkelt atrium og en enkelt ventrikel., Atriumet samler blod, der er vendt tilbage fra kroppen, og ventriklen pumper blodet til gællerne, hvor gasudveksling finder sted, og blodet iltes igen; dette kaldes gillecirkulation. Blodet fortsætter derefter gennem resten af kroppen, før de ankommer tilbage til atriumet; dette kaldes systemisk cirkulation. Denne ensrettede strøm af blod producerer en gradient af O .ygeneret til deo .ygeneret blod omkring fiskens systemiske kredsløb., Resultatet er en grænse i mængden af ilt, der kan nå nogle af kroppens organer og væv, hvilket reducerer fiskens samlede metaboliske kapacitet.

i amfibier, krybdyr, fugle og pattedyr er blodgennemstrømningen rettet i to kredsløb: den ene gennem lungerne og tilbage til hjertet, der kaldes lungecirkulation, og den anden gennem resten af kroppen og dens organer inklusive hjernen (systemisk cirkulation). I amfibier forekommer gasudveksling også gennem huden under lungecirkulationen og kaldes pulmokutan cirkulation.,

som vist i figur 3b har amfibier et tre-kammeret hjerte, der har to atria og en ventrikel snarere end det to-kammerede hjerte af fisk. De to atria (overlegne hjertekamre) modtager blod fra de to forskellige kredsløb (lungerne og systemerne), og så er der en vis blanding af blodet i hjertets ventrikel (ringere hjertekammer), hvilket reducerer effektiviteten af iltning. Fordelen ved dette arrangement er, at højt tryk i karrene skubber blod til lungerne og kroppen., Blandingen afbødes af en ryg i ventriklen, der dirigerer iltrigt blod gennem det systemiske kredsløbssystem og DEO .ygeneret blod til det pulmokutane kredsløb. Af denne grund beskrives amfibier ofte som dobbeltcirkulation.

Figur 3. (a) fisk har de enkleste kredsløbssystemer hos hvirveldyrene: blod strømmer ensrettet fra det tokammerede hjerte gennem gællerne og derefter resten af kroppen., (B) amfibier har to kredsløbsveje: en til iltning af blodet gennem lungerne og huden, og den anden til at tage ilt til resten af kroppen. Blodet pumpes fra et tre-kammeret hjerte med to atria og en enkelt ventrikel.

de Fleste krybdyr har også en tre-kamre hjertet svarende til de amfibiske hjerte, der leder blodet til lungerne og systemiske kredsløb, som vist i Figur 4a. Ventriklen er delt mere effektivt ved en delvis septum, hvilket resulterer i mindre blanding af iltet og deoxygenated blod., Nogle krybdyr (alligatorer og krokodiller) er de mest primitive dyr til at udstille en fire-kammer hjerte. Krokodiller har en unik kredsløbsmekanisme, hvor hjertet skubber blod fra lungerne mod maven og andre organer i lange perioder med nedsænkning, for eksempel, mens dyret venter på bytte eller forbliver under vandet og venter på, at bytte skal rådne. En tilpasning omfatter to hovedarterier, der forlader den samme del af hjertet: den ene tager blod til lungerne, og den anden giver en alternativ vej til maven og andre dele af kroppen., To andre tilpasninger omfatter et hul i hjertet mellem de to hjertekamre, kaldes foramen af Panizza, som gør det muligt for blodet til at bevæge sig fra den ene side af hjertet til den anden, og specialiseret bindevæv, der hæmmer blodstrømmen til lungerne. Sammen har disse tilpasninger gjort krokodiller og alligatorer til en af de mest evolutionært succesrige dyregrupper på jorden.

hos pattedyr og fugle er hjertet også opdelt i fire kamre: to atria og to ventrikler, som illustreret i figur 4b., Det iltede blod adskilles fra det deo .ygenerede blod, hvilket forbedrer effektiviteten af dobbeltcirkulationen og er sandsynligvis nødvendigt for den varmblodede livsstil hos pattedyr og fugle. Det fire-kammerede hjerte af fugle og pattedyr udviklede sig uafhængigt af et tre-kammeret hjerte. Den uafhængige udvikling af det samme eller et lignende biologisk træk kaldes konvergent udvikling.

Figur 4. (a) krybdyr har også to cirkulationsveje; imidlertid iltes blod kun gennem lungerne., Hjertet er tre kammeret, men ventriklerne er delvist adskilt, så en vis blanding af iltet og DEO .ygeneret blod forekommer undtagen hos krokodiller og fugle. (b) Pattedyr og fugle, der har den mest effektive hjerte med fire kamre, som fuldstændigt at adskille den iltet og deoxygenated blod; det pumper kun iltet blod gennem kroppen og deoxygenated blod til lungerne.