Typer sirkulasjonssystemer: Åpen vs. Lukket

Sirkulasjonssystemet tjener til å bevege seg blod til et sted eller steder der det kan oksygeneres, og hvor avfall kan kastes. Sirkulasjon tjener da til å bringe nylig oksygenrikt blod til vevene i kroppen. Ettersom oksygen og andre kjemikalier diffunderer ut fra blodcellene og inn i væsken som omgir cellene i kroppens vev, diffunderer avfallsprodukter seg inn i blodcellene som skal føres bort. Blod sirkulerer gjennom organer som leveren og nyrer der avfall fjernes og tilbake til lunger for en fersk dose oksygen. Og så gjentar prosessen seg. Denne sirkulasjonsprosessen er nødvendig for å fortsette livets levetid celler, vev og til og med hele organismen. Før vi snakker om hjerte, bør vi gi en kort bakgrunn av de to brede typer sirkulasjon som finnes i dyr. Vi vil også diskutere hjertets progressive kompleksitet når man beveger seg oppover i evolusjonsstigen.

Mange virvelløse dyr har ikke sirkulasjonssystem i det hele tatt. Cellene deres er nær nok til omgivelsene for at oksygen, andre gasser, næringsstoffer og avfallsstoffer ganske enkelt kan diffundere ut og inn i cellene. Hos dyr med flere lag med celler, spesielt landdyr, vil dette ikke fungere, da cellene deres er for langt fra det ytre miljøet for enkel osmose og

Hos høyere dyr er det to primære typer sirkulasjonssystemer: åpent og lukket. Leddyr og bløtdyr har et åpent sirkulasjonssystem. I denne typen systemer er det verken et sant hjerte eller kapillærer som finnes hos mennesker. I stedet for et hjerte, er det blodårer som fungerer som pumper for å tvinge blodet med. I stedet for kapillærer går blodkar direkte sammen med åpne bihuler. "Blod," faktisk en kombinasjon av blod og mellomliggende væske kalt 'hemolymfe', blir tvunget fra blodkarene til store bihuler, hvor det faktisk bader de indre organene. Andre kar får 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 klemlampe. Når pæren klemmes, tvinger den vannet videre til bøtta. Den ene slangen skyter vann inn i bøtta, den andre suger vann ut av bøtta. Unødvendig å si, dette er et veldig ineffektivt system. Insekter kan klare seg med denne typen systemer fordi de har mange åpninger i kroppene (spirakler) som lar "blodet" komme i kontakt med luft.

Det lukkede sirkulasjonssystemet for 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, og sørg for at alle celler har en like mulighet for næring og fjerning av avfallsstoffene deres. Selv lukkede sirkulasjonssystemer skiller seg imidlertid når vi beveger oss lenger opp i det evolusjonære treet.

En av de enkleste typene av lukkede sirkulasjonssystemer finnes i ringplater som meitemark. Meitemark har to hovedblodkar - en rygg og et ventralt kar - som fører blod mot hode eller hale. Blod beveges langs ryggfartøyet av bølger av sammentrekning i veggen av fartøyet. Disse sammentrengbare bølgene kalles 'peristaltikk'. I den fremre regionen av ormen er det fem par fartøyer, som vi løst betegner "hjerter", som forbinder rygg og ventrale kar. Disse forbindende karene fungerer som rudimentære hjerter og tvinger blodet inn i det ventrale karet. Siden den ytre tildekningen (overhuden) til meitemarken er så tynn og er konstant fuktig, er det god mulighet 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 flyte bakover og systemet er bare litt mer effektivt enn det åpne insektsystemet.

Når vi kommer til virveldyrene, begynner vi å finne reelle effektiviteter med det lukkede systemet. Fisk har en av de enkleste typene av sanne hjerter. En fiskens hjerte er et to-kammer organ som er sammensatt av ett atrium og en ventrikkel. Hjertet har muskulære vegger og en ventil mellom kamrene. Blod pumpes fra hjertet til gjellene, der det får oksygen og blir kvitt karbondioksid. Blod beveger seg deretter videre til kroppens organer, der det utveksles næringsstoffer, gasser og avfall. Imidlertid er det ingen oppdeling av sirkulasjonen mellom luftveiene og resten av kroppen. Det vil si at blodet beveger seg i en krets som tar blod fra hjertet til gjeller til organer og tilbake til hjertet for å starte sin sirkulære reise igjen.

frosker har et tre-kammeret hjerte, bestående av to atria og en enkelt ventrikkel. Blod som forlater ventrikkelen passerer inn i en gafflet aorta, der blodet har en lik mulighet til å reise gjennom en krets av kar som fører til lungene eller en krets som fører til de andre organene. Blod som kommer tilbake til hjertet fra lungene, går over i det ene atriet, mens blod som kommer tilbake fra resten av kroppen går over i det andre. Begge atria tømmes inn i den ene ventrikkelen. Mens dette sørger for at noe blod alltid går over til lungene og deretter tilbake til hjertet, blir blandingen av oksygenert og deoksygenert blod i den ene ventrikkelen betyr at organene ikke blir mettet med blod oksygen. For en kaldblodig skapning som frosken fungerer systemet likevel bra.

Mennesker og alle andre pattedyr, så vel som fugler, har en firkammeret hjerte med to atriene og to ventriklene. Deoksygenert og oksygenert blod blandes ikke. De fire kamrene sikrer effektiv og rask bevegelse av høyt oksygenrikt blod til kroppens organer. Dette hjelper i termisk regulering og i raske, vedvarende muskelbevegelser.