Biologia i (Polski)

u wszystkich zwierząt, poza kilkoma prostymi typami, układ krążenia służy do transportu substancji odżywczych i gazów przez organizm. Prosta dyfuzja umożliwia wymianę wody, składników odżywczych, odpadów i gazów w prymitywne zwierzęta, które mają tylko kilka warstw komórek grubych; jednak przepływ masowy jest jedyną metodą, dzięki której dostęp do całego ciała większych, bardziej złożonych organizmów.,

Architektura układu krążenia

układ krążenia jest właściwie siecią cylindrycznych naczyń: tętnic, żył i naczyń włosowatych, które pochodzą z pompy, serca. U wszystkich organizmów kręgowych, a także niektórych bezkręgowców, jest to układ zamknięty, w którym krew nie jest wolna w jamie. W zamkniętym układzie krążenia krew jest zawarta w naczyniach krwionośnych i krąży jednokierunkowo z serca wokół układu krążenia, a następnie powraca do serca ponownie, Jak pokazano na rysunku 1a., W przeciwieństwie do układu zamkniętego, stawonogi-w tym owady, skorupiaki i większość mięczaków-mają otwarty układ krążenia, jak pokazano na rysunku 1b. w otwartym układzie krążenia krew nie jest zamknięta w naczyniach krwionośnych, ale jest pompowana do jamy zwanej hemocoelem i nazywana jest hemolimfem, ponieważ krew miesza się z płynem śródmiąższowym. Gdy serce bije, a zwierzę porusza się, hemolimf krąży wokół narządów w jamie ciała, a następnie reenters serca przez otwory zwane ostia. Ruch ten umożliwia wymianę gazu i składników odżywczych., Otwarty układ krążenia nie zużywa tyle energii, co zamknięty układ do działania lub utrzymania; jednak istnieje kompromis z ilością krwi, która może być przeniesiona do aktywnych metabolicznie narządów i tkanek, które wymagają wysokiego poziomu tlenu. W rzeczywistości jednym z powodów, dla których owady o rozpiętości skrzydeł do dwóch stóp szerokości (70 cm) nie są obecnie w pobliżu, jest prawdopodobnie dlatego, że zostały odrzucone przez przybycie ptaków 150 milionów lat temu. Uważa się, że ptaki o zamkniętym układzie krążenia poruszały się bardziej zwinnie, umożliwiając im szybsze zdobywanie pokarmu i prawdopodobnie żerowanie na owadach.,

Rysunek 1. W zamkniętych układach krążenia serce pompuje krew przez naczynia, które są oddzielone od płynu śródmiąższowego ciała. Większość kręgowców i niektóre Bezkręgowce, jak ten dżdżownica annelid, mają zamknięty układ krążenia. W (B) otwartych układach krążenia, płyn zwany hemolimf jest pompowany przez naczynie krwionośne, które opróżnia się do jamy ciała. Hemolimf wraca do naczynia krwionośnego przez otwory zwane ostia. Stawonogi takie jak ta Pszczoła i większość mięczaków mają otwarty układ krążenia.,

zmienność układu krążenia u zwierząt

układ krążenia różni się od prostych układów u bezkręgowców do bardziej złożonych układów u kręgowców. Najprostsze zwierzęta, takie jak gąbki (Porifera) i rotifera (Rotifera), nie potrzebują układu krążenia, ponieważ dyfuzja umożliwia odpowiednią wymianę wody, składników odżywczych i odpadów, a także rozpuszczonych gazów, jak pokazano na rysunku 2a., Organizmy, które są bardziej złożone, ale nadal tylko dwie warstwy komórek w ich plan ciała, takie jak galaretki (Cnidaria) i grzebień galaretki (Ctenophora) również użyć dyfuzji przez ich naskórek i wewnętrznie przez przedział gastrovanacular. Zarówno ich wewnętrzne, jak i zewnętrzne tkanki są skąpane w środowisku wodnym i wymieniają płyny poprzez dyfuzję po obu stronach, jak pokazano na rysunku 2b. wymiana płynów jest wspomagana przez pulsowanie ciała meduzy.

Rysunek 2., Proste zwierzęta składające się z pojedynczej warstwy komórkowej, takiej jak (A) gąbka lub tylko kilka warstw komórkowych, takich jak (b) meduzy, nie mają układu krążenia. Zamiast tego gazy, składniki odżywcze i odpady są wymieniane przez dyfuzję.

w przypadku bardziej złożonych organizmów dyfuzja nie jest efektywna dla gazów rowerowych, składników odżywczych i odpadów efektywnie przez organizm; w związku z tym rozwinęły się bardziej złożone układy krążenia. Większość stawonogów i wielu mięczaków ma otwarty układ krążenia., W systemie otwartym wydłużone bijące serce przepycha hemolimf przez ciało, a skurcze mięśni pomagają w przenoszeniu płynów. Większe, bardziej złożone skorupiaki, w tym homary, rozwinęły naczynia tętnicze, aby przepychać krew przez ich ciała, a najbardziej aktywne mięczaki, takie jak kalmary, wyewoluowały zamknięty układ krążenia i są w stanie szybko poruszać się, aby złapać zdobycz., Zamknięte układy krążenia są charakterystyczne dla kręgowców; istnieją jednak znaczne różnice w budowie serca i krążeniu krwi między różnymi grupami kręgowców ze względu na adaptację podczas ewolucji i związane z tym różnice w anatomii. Rysunek 3 ilustruje podstawowe układy krążenia niektórych kręgowców: ryb, płazów, gadów i ssaków.

Jak pokazano na rysunku 3a ryby mają pojedynczy Obwód do przepływu krwi i dwukomorowe serce, które ma tylko jeden przedsionek i jedną komorę., Przedsionek zbiera krew, która wróciła z ciała i komora pompy krwi do skrzeli, gdzie występuje wymiana gazowa i krew jest ponownie natleniona; to się nazywa krążenie skrzelowe. Krew następnie kontynuuje przez resztę ciała przed przybyciem z powrotem do przedsionka; nazywa się to krążeniem ogólnoustrojowym. Ten jednokierunkowy przepływ krwi wytwarza gradient utlenionej do odtlenionej krwi wokół układu układowego ryby., Rezultatem jest ograniczenie ilości tlenu, który może dotrzeć do niektórych narządów i tkanek ciała, zmniejszając ogólną zdolność metaboliczną ryb.

u płazów, gadów, ptaków i ssaków przepływ krwi jest skierowany w dwóch obwodach: jeden przez płuca i z powrotem do serca, które nazywa się krążeniem płucnym, a drugi przez resztę ciała i jego narządów, w tym mózg (krążenie ogólnoustrojowe). U płazów wymiana gazowa zachodzi również przez skórę podczas krążenia płucnego i jest określana jako krążenie pulmocutaneous.,

Jak pokazano na rysunku 3b, płazy mają serce trójczłonowe, które ma dwa przedsionki i jedną komorę, a nie Serce dwuczłonowe ryb. Dwa przedsionki (górne komory serca) otrzymują krew z dwóch różnych obwodów (płuca i systemy), a następnie jest pewne mieszanie krwi w komorze serca (dolna komora serca), co zmniejsza wydajność utlenienia. Zaletą tego układu jest to, że wysokie ciśnienie w naczyniach popycha krew do płuc i ciała., Mieszanie jest łagodzone przez grzbiet w komorze, która przekierowuje krew bogatą w tlen przez układ krążenia i odtlenowaną krew do układu pulmocutaneous. Z tego powodu płazy są często opisywane jako posiadające podwójny obieg.

Rysunek 3. a) ryby mają najprostszy układ krążenia kręgowców: krew płynie jednokierunkowo z serca dwukierunkowego przez skrzela, a następnie do reszty ciała., b) płazy mają dwa drogi krążenia: jeden do natlenienia krwi przez płuca i skórę, a drugi do dostarczania tlenu do reszty ciała. Krew jest pompowana z serca trzy-komorowego z dwoma przedsionkami i jedną komorą.

Większość gadów ma również trójczłonowe serce podobne do serca płaza, które kieruje krew do obwodów płucnych i układowych, jak pokazano na rysunku 4a. komora jest dzielona skuteczniej przez przegrodę częściową, co powoduje mniejsze mieszanie utlenionej i odtlenionej krwi., Niektóre gady (aligatory i krokodyle) są najbardziej prymitywnymi zwierzętami posiadającymi Serce o czterech komorach. Krokodyle mają unikalny mechanizm krążenia, w którym serce przetacza krew z płuc w kierunku żołądka i innych narządów podczas długich okresów zanurzenia, na przykład, podczas gdy zwierzę czeka na zdobycz lub pozostaje pod wodą czekając na zdobycz zgnić. Jedna adaptacja obejmuje dwie główne tętnice, które opuszczają tę samą część serca: jedna pobiera 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 Panizza, który umożliwia przepływ krwi z jednej strony serca do drugiej, i wyspecjalizowanej tkanki łącznej, która spowalnia przepływ krwi do płuc. Razem te adaptacje uczyniły krokodyle i aligatory jedną z najbardziej ewolucyjnie udanych grup zwierząt na ziemi.

u ssaków i ptaków serce jest również podzielone na cztery komory: dwa przedsionki i dwie komory, jak pokazano na rysunku 4b., Utleniona krew jest oddzielana od odtlenionej krwi, co poprawia wydajność podwójnego krążenia i jest prawdopodobnie wymagane dla ciepłokrwistego trybu życia ssaków i ptaków. Czteroczłonowe serce ptaków i ssaków wyewoluowało niezależnie od trójczłonowego serca. Niezależna ewolucja tej samej lub podobnej cechy biologicznej jest określana jako ewolucja zbieżna.

Rysunek 4. a) gady mają również dwa drogi krążenia, jednak krew jest natleniona tylko przez płuca., Serce jest trzy komory, ale komory są częściowo oddzielone, więc pewne mieszanie utlenionej i odtlenionej krwi występuje z wyjątkiem krokodyli i ptaków. b) Ssaki i ptaki mają najbardziej wydajne serce z czterema komorami, które całkowicie oddzielają natlenioną i odtlenioną krew; pompuje ona tylko natlenioną krew przez ciało i odtlenioną krew do płuc.