biologi i (Svenska)

i alla djur, förutom några enkla typer, används cirkulationssystemet för att transportera näringsämnen och gaser genom kroppen. Enkel diffusion tillåter lite vatten, näringsämne, avfall och gasutbyte till primitiva djur som bara är några cellskikt tjocka; bulkflöde är dock den enda metoden genom vilken hela kroppen av större mer komplexa organismer nås.,

cirkulationssystemet arkitektur

cirkulationssystemet är effektivt ett nätverk av cylindriska kärl: artärer, vener och kapillärer som kommer från en pump, hjärtat. I alla ryggradsdjur, liksom vissa ryggradslösa djur, är detta ett slutet slingsystem, där blodet inte är fritt i ett hålrum. I ett slutet cirkulationssystem finns blod inuti blodkärl och cirkulerar unidirectionally från hjärtat runt den systemiska cirkulationsvägen och återgår sedan till hjärtat igen, som illustreras i Figur 1a., I motsats till ett slutet system har Leddjur – inklusive insekter, kräftdjur och de flesta blötdjur—ett öppet cirkulationssystem, vilket illustreras i Figur 1b. i ett öppet cirkulationssystem är blodet inte inneslutet i blodkärlen utan pumpas in i ett hålrum som kallas en hemocoel och kallas hemolymph eftersom blodet blandar med interstitiell vätska. När hjärtat slår och djuret rör sig cirkulerar hemolymph runt organen i kroppshålan och sedan återvänder hjärtan genom öppningar som kallas ostia. Denna rörelse möjliggör gas-och näringsutbyte., Ett öppet cirkulationssystem använder inte så mycket energi som ett slutet system för att fungera eller för att upprätthålla; det finns dock en avvägning med mängden blod som kan flyttas till metaboliskt aktiva organ och vävnader som kräver höga syrenivåer. Faktum är att en anledning till att insekter med vinge spänner över upp till två fot bred (70 cm) inte är runt idag är förmodligen för att de utstött av ankomsten av fåglar 150 miljoner år sedan. Fåglar, som har ett slutet cirkulationssystem, tros ha flyttat mer agilely, så att de kan få mat snabbare och eventuellt Rova på insekterna.,

Figur 1. I (A) slutna cirkulationssystem pumpar hjärtat blod genom kärl som är separata från kroppens interstitiella vätska. De flesta ryggradsdjur och några ryggradslösa djur, som denna annelid daggmask, har ett slutet cirkulationssystem. I (b) öppna cirkulationssystem pumpas en vätska som kallas hemolymph genom ett blodkärl som tömmer in i kroppshålan. Hemolymph återvänder till blodkärlet genom öppningar som kallas ostia. Leddjur som denna bi och de flesta blötdjur har öppna cirkulationssystem.,

variation i cirkulationssystemet hos djur

cirkulationssystemet varierar från enkla system hos ryggradslösa djur till mer komplexa system hos ryggradsdjur. De enklaste djuren, såsom svamparna (Porifera) och rotifers (Rotifera), behöver inte ett cirkulationssystem eftersom diffusion möjliggör adekvat utbyte av vatten, näringsämnen och avfall samt upplösta gaser, som visas i Figur 2a., Organismer som är mer komplexa men fortfarande bara har två lager av celler i sin kroppsplan, såsom gelé (Cnidaria) och kamgeléer (Ctenophora) använder också diffusion genom deras epidermis och internt genom det gastrovaskulära facket. Både deras inre och yttre vävnader badas i en vattenhaltig miljö och utbytesvätskor genom diffusion på båda sidor, vilket illustreras i Figur 2B. utbyte av vätskor assisteras av pulsering av manetkroppen.

Figur 2., Enkla djur som består av ett enda cellskikt såsom (A) svampen eller endast ett fåtal cellskikt såsom (B) maneter inte har ett cirkulationssystem. I stället utbyts gaser, näringsämnen och avfall genom diffusion.

För mer komplexa organismer är diffusion inte effektiv för cykelgaser, näringsämnen och avfall effektivt genom kroppen.därför utvecklades mer komplexa cirkulationssystem. De flesta leddjur och många blötdjur har öppna cirkulationssystem., I ett öppet system skjuter ett långsträckt slaghjärta hemolymph genom kroppen och muskelkontraktioner hjälper till att flytta vätskor. De större mer komplexa kräftdjur, inklusive hummer, har utvecklat arteriella-liknande kärl för att driva blod genom sina kroppar, och de mest aktiva blötdjur, såsom squids, har utvecklat ett slutet cirkulationssystem och kan röra sig snabbt för att fånga byte., Slutna cirkulationssystem är en egenskap hos ryggradsdjur; det finns emellertid signifikanta skillnader i hjärtets struktur och blodcirkulationen mellan de olika ryggradsdjur grupperna på grund av anpassning under evolutionen och associerade skillnader i anatomi. Figur 3 illustrerar de grundläggande cirkulationssystemen hos vissa ryggradsdjur: fisk, amfibier, reptiler och däggdjur.

som illustreras i figur 3a fisk har en enda krets för blodflöde och ett tvåkammare hjärta som bara har ett enda atrium och en enda ventrikel., Atriumet samlar blod som har återvänt från kroppen och ventrikeln pumpar blodet till gälarna där gasutbyte uppstår och blodet återsyreseras; detta kallas gill-cirkulation. Blodet fortsätter sedan genom resten av kroppen innan det kommer tillbaka till atriumet; detta kallas systemisk cirkulation. Detta enkelriktade flöde av blod ger en gradient av syresatt till deoxygenerat blod runt fiskens systemiska krets., Resultatet är en gräns i mängden syre som kan nå några av kroppens organ och vävnader, vilket minskar fiskens totala metaboliska kapacitet.

i amfibier, reptiler, fåglar och däggdjur riktas blodflödet i två kretsar: en genom lungorna och tillbaka till hjärtat, som kallas lungcirkulationen och den andra i resten av kroppen och dess organ inklusive hjärnan (systemisk cirkulation). I amfibier sker gasutbyte också genom huden under lungcirkulationen och kallas pulmokutan cirkulation.,

som visas i figur 3b har amfibier ett trekammarhjärta som har två atria och en ventrikel snarare än fiskens tvåkammarhjärta. De två atrierna (superior heart chambers) tar emot blod från de två olika kretsarna (lungorna och systemen), och sedan finns det en viss blandning av blodet i hjärtats ventrikel (sämre hjärtkammare), vilket minskar effektiviteten av syrebildning. Fördelen med detta arrangemang är att högt tryck i kärlen skjuter blod till lungorna och kroppen., Blandningen mildras av en ås i ventrikeln som avleder syrerikt blod genom det systemiska cirkulationssystemet och deoxygenerat blod till pulmokutankretsen. Av denna anledning beskrivs amfibier ofta som att ha dubbel cirkulation.

Figur 3. (a) fisk har de enklaste cirkulationssystemen hos ryggkotorna: blodet flyter ensidigt från det tvåkammade hjärtat genom gälarna och sedan 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 trekammare hjärta med två atria och en enda ventrikel.

de flesta reptiler har också ett trekammare hjärta som liknar det amfibiska hjärtat som leder blod till lung-och systemkretsarna, vilket visas i Figur 4a. ventrikeln delas mer effektivt av en partiell septum, vilket resulterar i mindre blandning av syresatt och deoxygenerat blod., Vissa reptiler (alligatorer och krokodiler) är de mest primitiva djuren som uppvisar ett fyrkammare hjärta. Krokodiler har en unik cirkulationsmekanism där hjärtat skakar blod från lungorna mot magen och andra organ under långa perioder av nedsänkning, till exempel, medan djuret väntar på byte eller stannar under vattnet väntar på byte att ruttna. En anpassning innefattar 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, som kallas Panizzas foramen, vilket gör att blod kan röra sig från ena sidan av hjärtat till det andra och specialiserad bindväv som saktar blodflödet till lungorna. Tillsammans har dessa anpassningar gjort krokodiler och alligatorer till en av de mest evolutionärt framgångsrika djurgrupperna på jorden.

hos däggdjur och fåglar är hjärtat också uppdelat i fyra kamrar: två atria och två ventriklar, som illustreras i Figur 4b., Det oxygenerade blodet separeras från det deoxygenerade blodet, vilket förbättrar effektiviteten av dubbel cirkulation och krävs förmodligen för den varmblodiga livsstilen hos däggdjur och fåglar. Det fyrkammade hjärtat av fåglar och däggdjur utvecklades oberoende av ett trekammare hjärta. Den oberoende utvecklingen av samma eller liknande biologiska drag kallas konvergent evolution.

Figur 4. (a) reptiler har också två cirkulationsvägar; dock är blod endast syresatt genom lungorna., Hjärtat är tre kammare, men ventriklarna är delvis separerade så en del blandning av oxygenerat och deoxygenerat blod förekommer utom i krokodiler och fåglar. B) däggdjur och fåglar har det mest effektiva hjärtat med fyra kamrar som helt separerar det oxygenerade och deoxygenerade blodet.det pumpar bara syresatt blod genom kroppen och deoxygenerat blod till lungorna.