Typy oběhových systémů: Otevřené vs. Zavřeno

Oběhový systém slouží k pohybu krev na místo nebo místa, kde může být okysličeno a kde lze odpady zneškodňovat. Cirkulace pak slouží k přivedení nově okysličené krve do tkání těla. Jak kyslík a další chemikálie difundují z krvinek a do tekutiny obklopující buňky tělních tkání, odpadní produkty difundují do krvinek, které se mají odvádět. Krev cirkuluje orgány, jako jsou játra a ledviny kde jsou odpady odstraňovány a zpět do EU plíce pro čerstvou dávku kyslíku. A pak se proces opakuje. Tento proces oběhu je nezbytný pro další život buňky, tkání a dokonce i celého organismu. Než budeme mluvit o srdce, měli bychom se krátce seznámit se dvěma širokými typy oběhu vyskytovanými u zvířat. Budeme také hovořit o progresivní složitosti srdce, když člověk posouvá evoluční žebřík.

Mnoho bezobratlých nemá oběhový systém vůbec. Jejich buňky jsou dostatečně blízko ke svému prostředí, aby obsah kyslíku, jiných plynů, živin a odpadních produktů jednoduše difundoval z a do jejich buněk. U zvířat s více vrstvami buněk, zejména u suchozemských zvířat, to nebude fungovat, protože jejich buňky jsou příliš vzdálené od vnějšího prostředí pro jednoduchou osmózu a

U vyšších zvířat existují dva primární typy oběhových systémů: otevřené a uzavřené. Artropods a měkkýši mají otevřený oběhový systém. V tomto typu systému neexistuje skutečné srdce ani kapiláry, jaké se vyskytují u lidí. Místo srdce tam jsou cévy které fungují jako pumpy, aby vytlačily krev. Místo kapilár se krevní cévy spojují přímo s otevřenými dutinami. „Krev“ je ve skutečnosti kombinace krve a intersticiální tekutiny zvané „hemolympha“ přinucena z krevních cév do velkých dutin, kde ve skutečnosti koupe vnitřní orgány. Ostatní cévy dostávají krev vynucenou z těchto dutin a vedou ji zpět do čerpacích cév. Pomáhá si představit kbelík se dvěma hadicemi, které z něj vycházejí, tyto hadice jsou spojeny se stlačenou žárovkou. Když je baňka stlačena, tlačí vodu podél kbelíku. Jedna hadice bude střílet vodu do kbelíku, druhá saje vodu z kbelíku. Netřeba dodávat, že se jedná o velmi neefektivní systém. Hmyz se může tímto typem systému vyhnout, protože má v těle četné otvory (spirály), které umožňují „krvi“ přijít do styku se vzduchem.

Uzavřený oběhový systém některých měkkýšů a všech obratlovců a vyšších bezobratlých je mnohem účinnějším systémem. Zde je krev čerpána uzavřeným systémem tepny, žíly, a kapiláry. Kapiláry obklopují orgány, zajistit, aby všechny buňky měly stejnou příležitost k výživě a odstranění svých odpadních produktů. Avšak i uzavřené oběhové systémy se liší, když se pohybujeme dále směrem k evolučnímu stromu.

Jeden z nejjednodušších typů uzavřených oběhových systémů se nachází v annelids, jako je žížala. Žížaly mají dvě hlavní krevní cévy - hřbetní a ventrální cévu - které nesou krev směrem k hlavě nebo ocasu. Krev se pohybuje podél hřbetní cévy vlnami kontrakce ve stěně cévy. Tyto kontraktilní vlny se nazývají peristaltika. V přední oblasti červa je pět párů cév, které volně nazýváme „srdce“, které spojují hřbetní a ventrální cévy. Tyto spojovací cévy fungují jako základní srdce a tlačí krev do ventrální cévy. Protože vnější obal (epidermis) žížaly je tak tenký a neustále vlhký, existuje dostatek příležitostí pro výměnu plynů, což umožňuje tento relativně neefektivní systém. V žížalce jsou také speciální orgány pro odstraňování dusíkatých odpadů. Krev může stále protékat dozadu a systém je jen o málo účinnější než otevřený systém hmyzu.

Když se dostáváme k obratlovcům, začínáme s uzavřeným systémem hledat skutečnou efektivitu. Ryby mají jeden z nejjednodušších typů pravých srdcí. Srdce ryby je dvoukomorový orgán složený z jednoho atria a jedné komory. Srdce má svalové stěny a ventil mezi jeho komorami. Krev je čerpána ze srdce do žábrů, kde přijímá kyslík a zbavuje se oxidu uhličitého. Krev pak přechází do orgánů těla, kde se vyměňují živiny, plyny a odpady. Nedochází však k dělení oběhu mezi dýchací orgány a zbytek těla. To znamená, že krev cestuje v okruhu, který odebírá krev ze srdce do žábrek do orgánů a zpět do srdce, aby znovu zahájila svou okružní cestu.

Žáby mají tříkomorové srdce, sestávající ze dvou síní a jedné komory. Krev opouštějící srdeční komoru prochází do rozvětvené aorty, kde má krev stejnou příležitost cestovat obvodem cév vedoucích k plicím nebo okruhem vedoucím k jiným orgánům. Krev vracející se do srdce z plic přechází do jednoho atria, zatímco krev vracející se ze zbytku těla přechází do druhého. Obě síně jsou prázdné do jediné komory. I když to zajišťuje, že nějaká krev vždy přechází do plic a pak zpět do srdce, míchání Okysličená a deoxygenovaná krev v jediné komoře znamená, že orgány nenasytují krev kyslík. Přesto pro chladnokrevné stvoření, jako je žába, systém funguje dobře.

Lidé a všichni ostatní savci, stejně jako ptáci, mají a čtyřkomorové srdce se dvěma síň a dva komory. Deoxygenovaná a okysličená krev nejsou smíšené. Čtyři komory zajišťují efektivní a rychlý pohyb vysoce okysličené krve do orgánů v těle. Pomáhá to při regulaci teploty a při rychlých a trvalých pohybech svalů.