Typer cirkulationssystemer: Åben vs. Lukket

Cirkulationssystemet tjener til at bevæge sig blod til et sted eller steder, hvor det kan iltes, og hvor affald kan bortskaffes. Cirkulation tjener derefter til at bringe nyligt oxygeneret blod til vævene i kroppen. Idet ilt og andre kemikalier diffunderer ud af blodcellerne og ind i væsken, der omgiver cellerne i kroppens væv, diffunderer affaldsprodukter i blodcellerne, der skal transporteres. Blod cirkulerer gennem organer som leveren og nyrer hvor affald fjernes og tilbage til lunger for en frisk dosis ilt. Og så gentager processen sig selv. Denne cirkulationsproces er nødvendig for livets levetid celler, væv og endda hele organismen. Før vi taler om hjerte, skal vi give en kort baggrund af de to brede typer cirkulation, der findes i dyr. Vi vil også diskutere hjertets progressive kompleksitet, når man bevæger sig op ad den evolutionære stige.

Mange hvirvelløse dyr har slet ikke et kredsløbssystem. Deres celler er tæt nok på deres miljø til at ilt, andre gasser, næringsstoffer og affaldsprodukter simpelthen diffunderer ud og ind i deres celler. Hos dyr med flere lag celler, især landdyr, fungerer dette ikke, da deres celler er for langt fra det ydre miljø til simpel osmose og

Hos højere dyr er der to primære typer cirkulationssystemer: åben og lukket. Leddyr og bløddyr har et åbent kredsløbssystem. I denne type system er der hverken et ægte hjerte eller kapillærer, som findes i mennesker. I stedet for et hjerte, er der blodårer der fungerer som pumper for at tvinge blodet med. I stedet for kapillærer går blodkar direkte sammen med åbne bihuler. "Blod", faktisk en kombination af blod og mellemliggende væske kaldet 'hemolymfe', tvinges fra blodkarene ind i store bihuler, hvor det faktisk bader de indre organer. Andre kar modtager blod tvunget fra disse bihuler og leder det tilbage til pumpekarrene. Det hjælper med at forestille sig en spand med to slanger, der kommer ud af det, disse slanger er forbundet til en klemmepære. Når pæren klemmes, tvinger den vandet videre til spanden. Den ene slange skyder vand ind i spanden, den anden suger vand ud af spanden. Naturligvis er dette et meget ineffektivt system. Insekter kan klare sig med denne type system, fordi de har adskillige åbninger i deres kroppe (spirakler), der tillader "blodet" at komme i kontakt med luft.

Det lukkede kredsløbssystem hos nogle bløddyr og alle hvirveldyr og højere hvirvelløse dyr er et meget mere effektivt system. Her pumpes blod gennem et lukket system af arterier, vener, og kapillærer. Kapillærer omgiver omgivelserne organer, og sørg for, at alle celler har lige muligheder for næring og fjernelse af deres affaldsprodukter. Selv lukkede kredsløbssystemer er dog forskellige, når vi bevæger os længere op i det evolutionære træ.

En af de enkleste typer lukkede kredsløbssystemer findes i ringplader, såsom regnormen. Ægorme har to vigtigste blodkar - en ryg og en ventral kar - som bærer blod mod henholdsvis hovedet eller halen. Blod bevæges langs rygkaret ved bølger af sammentrækning i karets væg. Disse sammentrækkelige bølger kaldes 'peristaltik'. I den forreste region af ormen er der fem par fartøjer, som vi løst betegner "hjerter", der forbinder rygsøjlen og de ventrale kar. Disse forbindende kar fungerer som rudimentære hjerter og tvinger blodet ind i det ventrale kar. Da den ydre afdækning (epidermis) af regnormen er så tynd og er konstant fugtig, er der rig mulighed for udveksling af gasser, hvilket gør dette relativt ineffektive system muligt. Der er også specielle organer i regnormen til fjernelse af nitrogenholdigt affald. Stadig kan blod flyde bagud, og systemet er kun lidt mere effektivt end det åbne system med insekter.

Når vi kommer til hvirveldyrene, begynder vi at finde reelle effektiviteter med det lukkede system. Fisk besidder en af ​​de enkleste typer ægte hjerter. En fiskes hjerte er et to-kammeret organ, der består af et atrium og en ventrikel. Hjertet har muskulære vægge og en ventil mellem dets kamre. Blod pumpes fra hjertet til gællerne, hvor det modtager ilt og slipper af for kuldioxid. Blod bevæger sig derefter videre til kroppens organer, hvor der udveksles næringsstoffer, gasser og affald. Der er dog ingen opdeling af cirkulationen mellem åndedrætsorganerne og resten af ​​kroppen. Det vil sige, blodet bevæger sig i et kredsløb, der fører blod fra hjertet til gæller til organer og tilbage til hjertet for at starte sin kredsløb igen.

Frøer har et tre-kammeret hjerte, der består af to atria og en enkelt ventrikel. Blod, der forlader ventriklen, passerer ind i en gafflet aorta, hvor blodet har en lige mulighed for at rejse gennem et kredsløb af kar, der fører til lungerne eller et kredsløb, der fører til de andre organer. Blod, der vender tilbage til hjertet fra lungerne, passerer ind i det ene atrium, mens blod, der vender tilbage fra resten af ​​kroppen, passerer ind i det andet. Begge atria tømmes ind i den enkelte ventrikel. Mens dette sørger for, at noget blod altid passerer til lungerne og derefter tilbage til hjertet, er blandingen af oxygeneret og deoxygeneret blod i den enkelte ventrikel betyder, at organerne ikke bliver blodmættede med ilt. For en koldblodet væsen som frøen fungerer systemet stadig.

Mennesker og alle andre pattedyr såvel som fugle har en firekammeret hjerte med to forkamre og to ventriklerne. Deoxygeneret og iltet blod blandes ikke. De fire kamre sikrer effektiv og hurtig bevægelse af stærkt iltet blod til kroppens organer. Dette hjælper med termisk regulering og i hurtige, vedvarende muskelbevægelser.