Biologi jeg

I alle dyr, bortsett fra et par enkle typer, sirkulasjons-system brukes til å transportere næringsstoffer og gasser gjennom kroppen. Enkel diffusjon gjør litt vann, næringsstoffer, avfall, og gassutveksling i primitive dyr som er bare et par celle lag tykk, men bulk strømning er den eneste metoden som hele kroppen av større og mer komplekse organismer er tilgjengelig.,

Sirkulasjonssystemet Arkitektur

sirkulasjonssystemet er et effektivt nettverk av sylindriske skip: arterier, vener, og kapillærer, som kommer fra en pumpe, hjertet. I alle virveldyr organismer, samt noen virvelløse dyr, dette er et lukket kretsløp, der blod er ikke gratis i et hulrom. I et lukket kretsløp, blod finnes inne i blodårene og sirkulerer unidirectionally fra hjertet rundt systemisk sirkulasjons-ruten, og deretter går tilbake til hjertet igjen, som vist i Figur 1a., I motsetning til et lukket system, leddyr, inkludert insekter, krepsdyr, og de fleste bløtdyr—har en åpen sirkulasjonssystemet, som illustrert i Figur 1b. I en åpen sirkulasjonssystemet, blod er ikke vedlagt i blodkar, men er pumpet inn i et hulrom som kalles en hemocoel og kalles hemolymph fordi blod blander seg med den interstitielle væsken. Som hjertet slår og dyr flyttes, hemolymph sirkulerer rundt organene i kroppen hulrom og deretter reenters hjerter gjennom åpninger kalt ostia. Denne bevegelsen gjør for gass og næringsstoffer exchange., En åpen sirkulasjonssystemet ikke bruke så mye energi som et lukket system til å fungere, eller for å opprettholde, men det er en trade-off med den mengden blod som kan flyttes til metabolically aktive organer og vev som krever høye nivåer av oksygen. Faktisk, er en grunn til at insekter med vinge spenn på opp til to meter bred (70 cm) er ikke rundt i dag, er sannsynligvis fordi de var outcompeted ved ankomst av fugler 150 millioner år siden. Fugler, å ha en lukket sirkulasjons-system, er tenkt å ha flyttet mer agilely, slik at de kan få mat raskere og muligens til å tære på insekter.,

Figur 1. I (a) lukket sirkulasjons-systemer, hjertet pumper blod gjennom fartøy som er atskilt fra den interstitielle væsken i kroppen. De fleste vertebrater og enkelte virvelløse dyr, som dette annelid earthworm, har et lukket kretsløp. I (b) åpne sirkulasjons-systemer, en væske som kalles hemolymph pumpes gjennom en blodåre som renner ut i kroppens hulrom. Hemolymph tilbake til blodet fartøy gjennom åpninger kalt ostia. Leddyr som dette bee og mest bløtdyr har åpne sirkulasjons-systemer.,

Sirkulasjonssystemet Variasjon i Dyr

sirkulasjonssystemet varierer fra enkle systemer i virvelløse dyr til mer komplekse systemer i vertebrater. Den enkleste dyr, slik som svamper (Porifera) og rotifers (Rotifera), trenger ikke en sirkulasjonssystemet fordi diffusjon gir tilstrekkelig utveksling av vann, næringsstoffer og avfall, samt oppløste gasser, som vist i Figur 2a., Organismer som er mer komplisert, men fortsatt bare har to lag av cellene i kroppen plan, slik som gelé (Cnidaria) og kam gelé (Ctenophora) bruker også diffusjon gjennom epidermis og internt gjennom gastrovascular batterirommet. Både interne og eksterne vev er badet i et vandig miljø og exchange væsker ved diffusjon på begge sider, som vist i Figur 2b. Utveksling av væsker er hjulpet av det pulserende av maneter kroppen.

Figur 2., Enkle dyr som består av en enkelt celle lag som for eksempel (a) svamp eller bare et par celle-lag som (b) maneter ikke har en sirkulasjons system. I stedet, gasser, næringsstoffer og avfallsstoffer utveksles ved diffusjon.

For mer komplekse organismer, diffusjon er ikke effektiv for sykling gasser, næringsstoffer, og avfall effektivt gjennom kroppen, og derfor er mer komplekse sirkulasjons-systemer utviklet seg. De fleste leddyr og mange bløtdyr har åpne sirkulasjons-systemer., I et åpent system, en langstrakt bankende hjerte skyver hemolymph gjennom kroppen og muskelsammentrekninger bidra til å flytte væsker. De større og mer komplekse krepsdyr, herunder hummer, har utviklet arteriell-lignende kar å presse blodet gjennom kroppen sin, og de mest aktive bløtdyr, for eksempel blekksprut, har utviklet seg i et lukket kretsløp, og er i stand til å bevege seg raskt å fange byttedyr., Stengt sirkulasjons-systemer er en karakteristikk av vertebrater, men det er betydelige forskjeller i strukturen av hjertet og sirkulasjonen av blod mellom de ulike virveldyr grupper på grunn av tilpasning under utvikling, og er forbundet forskjeller i anatomi. Figur 3 illustrerer den grunnleggende sirkulasjons-systemer av noen vertebrater: fisk, amfibier, reptiler og pattedyr.

Som illustrert i Figur 3a Fisk har en enkel krets for blodstrøm og en to-innelukkede hjerte som har bare en enkelt atrium og ett hjertekammer., Atrium samler blodet som har kommet tilbake fra kroppen og hjertet pumper blod til gjellene hvor gassutveksling skjer, og blodet er re-oksygenert; dette kalles gill sirkulasjon. Blodet fortsetter deretter gjennom resten av kroppen før de kommer tilbake på atrium; dette kalles systemisk sirkulasjon. Dette gjelder flyten av blod produserer en gradient av oksygenrikt å deoxygenated blod rundt fisken er systemiske kretsløp., Resultatet er en begrensning i mengden av oksygen som kan nå noen av organer og vev i kroppen, og reduserer total metabolske kapasiteten av fisk.

I amfibier, reptiler, fugler og pattedyr, blodstrøm er rettet i to kretser: en gjennom lungene og tilbake til hjertet, som kalles pulmonal sirkulasjon, og den andre gjennom resten av kroppen og dens organer, inkludert hjernen (systemisk sirkulasjon). I amfibier, gassutveksling skjer også gjennom huden i pulmonal sirkulasjon, og er omtalt som pulmocutaneous sirkulasjon.,

Som vist i Figur 3b, amfibier har en tre-innelukkede hjerte som har to atrium og ett hjertekammer snarere enn de to-innelukkede hjertet av fisk. De to atrium (superior hjertekamrene) mottar blod fra to forskjellige kretser (lungene og systemer), og så er det litt blanding av blod i hjertet ventrikkel (dårligere hjertet kammer), noe som reduserer effektiviteten av oksygenering. Fordelen til denne ordningen er at høyt blodtrykk i blodårene presser blodet til lungene og kroppen., Miksingen er motvirket av en åskam i ventrikkelen som tar oksygenrikt blod gjennom den systemiske kretsløp og deoxygenated blod til pulmocutaneous krets. For denne grunn, amfibier er ofte beskrevet som å ha dobbel sirkulasjon.

Figur 3. (en) Fisk har den enkleste sirkulasjons-systemer av vertebrater: blodet flyter unidirectionally fra to-innelukkede hjertet gjennom gjellene og deretter resten av kroppen., (b) Amfibier har to sirkulasjons-ruter: en for oksygenering av blodet gjennom lungene og huden, og den andre til å ta oksygen til resten av kroppen. Blodet pumpes fra en tre-innelukkede hjerte med to atrium og ett hjertekammer.

de Fleste reptiler har også en tre-innelukkede hjertet lignende til amfibier hjertet som leder blod til pulmonal og systemisk kretser, som vist i Figur 4a. Hjertet er delt mer effektivt ved en delvis septum, noe som resulterer i mindre blanding av oksygen og deoxygenated blod., Noen reptiler (alligatorer og krokodiller) er den mest primitive dyr til å vise en fire-innelukkede hjertet. Krokodiller har en unik sirkulasjons-mekanisme der hjertet shunter blod fra lungene mot magen og andre organer under lange perioder av submergence, for eksempel, mens dyr venter på byttedyr eller opphold under vann venter på byttedyr til å råtne. En tilpasning inneholder to arterier som igjen samme del av hjertet: man tar blod til lungene og andre gir en alternativ rute til magen og andre deler av kroppen., To andre tilpasninger inkluderer et hull midt mellom de to ventriklene, kalt foramen av Panizza, som gjør at blodet til å flytte fra én side av hjertet til den andre, og spesialiserte bindevev som reduserer blodstrømmen til lungene. Sammen disse tilpasningene har gjort krokodiller og alligatorer en av de mest evolusjonært vellykket dyr grupper på jorden.

I pattedyr og fugler, hjertet er også delt inn i fire kamre: to atrium og to ventriklene, som vist i Figur 4b., Den oksygenrikt blod er atskilt fra deoxygenated blod, som forbedrer effektiviteten av dobbel sirkulasjon, og er trolig nødvendig for varmblodige livsstil av pattedyr og fugler. De fire-innelukkede hjertet av fugler og pattedyr utviklet seg uavhengig fra en tre-innelukkede hjertet. Den uavhengige utviklingen av den samme eller en lignende biologiske trekk er referert til som konvergent evolusjon.

Figur 4. (en) Reptiler har også to sirkulasjons-ruter; blod, derimot, er bare oksygenrikt gjennom lungene., Hjertet er tre innelukkede, men ventriklene er delvis atskilt slik at noen blanding av oksygen og deoxygenated blod oppstår bortsett fra i krokodiller og fugler. (b) Pattedyr og fugler har den mest effektive hjerte med fire kamre som helt separate oksygenrikt og deoxygenated blod; det pumper bare oksygenrikt blod gjennom kroppen og deoxygenated blodet til lungene.