Typer sirkulasjonssystemer: Åpen vs. lukket

artpartner-images/Getty Images

Sirkulasjonssystemet tjener til å bevege seg blod til et sted eller steder hvor det kan oksygeneres, og hvor avfall kan kastes. Sirkulasjon tjener deretter til å bringe nylig oksygenert blod til kroppens vev. Når oksygen og andre kjemikalier diffunderer ut av blodcellene og inn i væsken som omgir cellene i kroppens vev, diffunderer avfallsprodukter inn i blodcellene for å bli fraktet bort. Blodet sirkulerer gjennom organer som leveren og nyrer hvor avfall fjernes og tilbake til lungene for en frisk dose oksygen. Og så gjentar prosessen seg. Denne sirkulasjonsprosessen er nødvendig for fortsatt liv celler , vev og til og med av hele organismen. Før vi snakker omhjerte, bør vi gi en kort bakgrunn av de to brede sirkulasjonstypene som finnes hos dyr. Vi vil også diskutere hjertets progressive kompleksitet når man beveger seg oppover den evolusjonære rangstigen.

Mange virvelløse dyr har ikke et sirkulasjonssystem i det hele tatt. Cellene deres er nær nok miljøet til at oksygen, andre gasser, næringsstoffer og avfallsprodukter kan diffundere ut av og inn i cellene deres. Hos dyr med flere lag av celler, spesielt landdyr, vil dette ikke fungere, siden cellene deres er for langt fra det ytre miljøet for enkel osmose og diffusjon å fungere raskt nok i utveksling av cellulært avfall og nødvendig materiale med miljøet.

Åpne sirkulasjonssystemer

Hos høyere dyr er det to primære typer sirkulasjonssystemer: åpne og lukkede. Leddyr og bløtdyr har et åpent sirkulasjonssystem. I denne typen system er det verken et ekte hjerte eller kapillærer som finnes hos mennesker. I stedet for et hjerte, finnes det blodårer som fungerer som pumper for å tvinge blodet videre. I stedet for kapillærer går blodårene direkte sammen med åpne bihuler. 'Blod', faktisk en kombinasjon av blod og interstitiell væske kalt 'hemolymfe', tvinges fra blodårene inn i store bihuler, hvor det faktisk bader de indre organene. Andre kar mottar blod tvunget fra disse bihulene og leder det tilbake til pumpekarene. Det hjelper å forestille seg en bøtte med to slanger som kommer ut av den, disse slangene koblet til en klempære. Når pæren klemmes, tvinger den vannet med til bøtta. Den ene slangen vil skyte vann inn i bøtta, den andre suger vann ut av bøtta. Unødvendig å si er dette et veldig ineffektivt system. Insekter kan klare seg med denne typen system fordi de har mange åpninger i kroppen (spirakler) som lar 'blodet' komme i kontakt med luft.

Lukkede sirkulasjonssystemer

Det lukkede sirkulasjonssystemet til noen bløtdyr og alle virveldyr og høyere virvelløse dyr er et mye mer effektivt system. Her pumpes blod gjennom et lukket system av arterier , årer , og kapillærer . Kapillærer omgir organer , sørge for at alle celler har lik mulighet for næring og fjerning av avfallsstoffene. Imidlertid er selv lukkede sirkulasjonssystemer forskjellige når vi beveger oss lenger opp i evolusjonstreet.

En av de enkleste typene lukkede sirkulasjonssystemer finnes i annelids som meitemarken. Meitemark har to hovedblodkar - en dorsal og en ventral kar - som fører blod mot henholdsvis hodet eller halen. Blod beveges langs dorsalkaret av sammentrekningsbølger i karveggen. Disse sammentrekbare bølgene kalles 'peristalsis'. I den fremre delen av ormen er det fem karpar, som vi løst kaller 'hjerter', som forbinder dorsale og ventrale kar. Disse forbindende karene fungerer som rudimentære hjerter og tvinger blodet inn i ventralkaret. Siden meitemarkens ytre belegg (epidermis) er så tynt og konstant fuktig, er det gode muligheter for utveksling av gasser, noe som gjør dette relativt ineffektive systemet mulig. Det er også spesielle organer i meitemarken for fjerning av nitrogenholdig avfall. Likevel kan blod strømme bakover og systemet er bare litt mer effektivt enn det åpne systemet av insekter.

To-kammer hjerte

Når vi kommer til virveldyrene, begynner vi å finne reelle effektiviteter med det lukkede systemet. Fisk har en av de enkleste typene ekte hjerter. Et fiskehjerte er et tokammerorgan som består av ett atrium og en ventrikkel. Hjertet har muskulære vegger og en ventil mellom kamrene. Blod pumpes fra hjertet til gjellene, hvor det mottar oksygen og kvitter seg med karbondioksid. Blod går deretter videre til kroppens organer, hvor næringsstoffer, gasser og avfall utveksles. Det er imidlertid ingen deling av sirkulasjonen mellom åndedrettsorganene og resten av kroppen. Det vil si at blodet beveger seg i et kretsløp som tar blod fra hjertet til gjeller til organer og tilbake til hjertet for å starte sin rundreise igjen.

Trekammerhjerte

Froskerhar et tre-kammer hjerte, bestående av to atrier og en enkelt ventrikkel. Blod som forlater ventrikkelen går inn i en gaffelformet aorta, hvor blodet har lik mulighet til å reise gjennom et kretsløp av kar som fører til lungene eller et kretsløp som fører til de andre organene. Blod som kommer tilbake til hjertet fra lungene passerer inn i det ene atriumet, mens blod som kommer tilbake fra resten av kroppen, går inn i det andre. Begge atriene tømmes inn i enkeltventrikkelen. Selv om dette sørger for at noe blod alltid passerer til lungene og deretter tilbake til hjertet, betyr blandingen av oksygenert og oksygenert blod i enkeltventrikkelen at organene ikke får blod mettet med oksygen. Likevel, for en kaldblodig skapning som frosken, fungerer systemet bra.

Fire-kammer hjerte

Mennesker og alle andre pattedyr, så vel som fugler, har enfire-kammer hjertemed to atria og to ventrikler . Oksygenert og oksygenert blod er ikke blandet. De fire kamrene sikrer effektiv og rask bevegelse av høyt oksygenert blod til kroppens organer. Dette hjelper til med termisk regulering og raske, vedvarende muskelbevegelser.