Soorten bloedsomloop open versus gesloten

De bloedsomloop dient om bloed te verplaatsen naar een plaats of plaatsen waar het kan worden geoxygeneerd en waar afval kan worden afgevoerd. Circulatie dient vervolgens om nieuw zuurstofrijk bloed naar de weefsels van het lichaam te brengen. Terwijl zuurstof en andere chemicaliën uit de bloedcellen diffunderen en in de vloeistof rond de cellen van de lichaamsweefsels diffunderen afvalproducten in de bloedcellen om weg te worden gevoerd. Bloed circuleert door organen zoals de lever en nieren waar afvalstoffen worden verwijderd en terug naar de longen voor een nieuwe dosis zuurstof. En dan herhaalt het proces zich. Dit circulatieproces is noodzakelijk voor het verdere leven van de cellen, weefsels en zelfs van het hele organisme. Voordat we het over het hart hebben, moeten we een korte achtergrond geven van de twee brede soorten circulatie die bij dieren worden aangetroffen. We zullen ook de progressieve complexiteit van het hart bespreken als men de evolutionaire ladder op gaat.

Veel ongewervelde dieren hebben helemaal geen bloedsomloop. Hun cellen zijn dicht genoeg bij hun omgeving voor zuurstof, andere gassen, voedingsstoffen en afvalproducten om eenvoudig uit en in hun cellen te diffunderen. Bij dieren met meerdere lagen cellen, vooral landdieren, zal dit niet werken, omdat hun cellen te ver van de externe omgeving zijn voor eenvoudige osmose en diffusie om snel genoeg te kunnen functioneren bij het uitwisselen van cellulair afval en het benodigde materiaal met de omgeving..

Open bloedsomloop

Bij hogere dieren zijn er twee primaire soorten bloedsomloop: open en gesloten. Geleedpotigen en weekdieren hebben een open bloedsomloop. In dit type systeem is er noch een echt hart, noch haarvaten zoals die bij mensen worden gevonden. In plaats van een hart zijn er bloedvaten die fungeren als pompen om het bloed mee te persen. In plaats van haarvaten komen bloedvaten rechtstreeks samen met open sinussen. "Bloed", eigenlijk een combinatie van bloed en interstitiële vloeistof genaamd 'hemolymfe', wordt uit de bloedvaten gedwongen in grote sinussen, waar het eigenlijk de interne organen baadt. Andere vaten ontvangen bloed dat door deze sinussen wordt gedwongen en voeren het terug naar de pompvaten. Het helpt om je een emmer voor te stellen met twee slangen die eruit komen, deze slangen verbonden met een knijpbol. Terwijl de bol wordt ingedrukt, duwt deze het water mee naar de emmer. Eén slang zal water in de emmer schieten, de andere zuigt water uit de emmer. Onnodig te zeggen dat dit een zeer inefficiënt systeem is. Insecten kunnen rondkomen met dit type systeem omdat ze talloze openingen in hun lichaam hebben (spirakels) waardoor het "bloed" in contact kan komen met lucht.

Gesloten bloedsomloop

Het gesloten circulatiesysteem van sommige weekdieren en alle gewervelde dieren en hogere ongewervelde dieren is een veel efficiënter systeem. Hier wordt bloed door een gesloten systeem van slagaders, aders en haarvaten gepompt. Capillairen omringen de organen en zorgen ervoor dat alle cellen gelijke kansen hebben voor voeding en verwijdering van hun afvalproducten. Zelfs gesloten bloedsomloop verschilt echter naarmate we verder de evolutionaire boom ingaan.

Een van de eenvoudigste soorten gesloten bloedsomloopsystemen is te vinden in anneliden zoals de regenworm. Aardwormen hebben twee hoofdbloedvaten - een dorsaal en een ventraal vat - die respectievelijk bloed naar de kop of de staart voeren. Bloed wordt langs het dorsale vat bewogen door samentrekkingsgolven in de wand van het vat. Deze samentrekbare golven worden 'peristaltiek' genoemd. In het voorste gebied van de worm zijn er vijf paar vaten, die we losjes "harten" noemen, die de dorsale en de ventrale vaten verbinden. Deze verbindende vaten fungeren als rudimentaire harten en dwingen het bloed in het ventrale vat. Omdat de buitenste laag (de opperhuid) van de regenworm zo dun is en constant vochtig is, is er voldoende gelegenheid voor het uitwisselen van gassen, waardoor dit relatief inefficiënte systeem mogelijk is. Er zijn ook speciale organen in de regenworm voor het verwijderen van stikstofhoudend afval. Toch kan bloed achteruit stromen en is het systeem slechts iets efficiënter dan het open systeem van insecten.

Tweekamerig hart

Als we de gewervelde dieren tegenkomen, beginnen we echte efficiënties te vinden met het gesloten systeem. Vissen bezitten een van de eenvoudigste soorten ware harten. Het hart van een vis is een tweekamerorgaan dat bestaat uit één atrium en één ventrikel. Het hart heeft spierwanden en een klep tussen zijn kamers. Bloed wordt vanuit het hart naar de kieuwen gepompt, waar het zuurstof ontvangt en kooldioxide verwijdert. Bloed gaat dan verder naar de organen van het lichaam, waar voedingsstoffen, gassen en afvalstoffen worden uitgewisseld. Er is echter geen verdeling van de bloedsomloop tussen de ademhalingsorganen en de rest van het lichaam. Dat wil zeggen, het bloed reist in een circuit dat bloed van het hart naar kieuwen naar organen en terug naar het hart brengt om zijn omslachtige reis opnieuw te beginnen.

Driekamerig hart

Kikkers hebben een driekamerig hart, bestaande uit twee atria en een enkele hartkamer. Bloed dat de ventrikel verlaat, gaat over in een gevorkte aorta, waar het bloed dezelfde kans heeft om door een circuit van bloedvaten naar de longen of een circuit naar de andere organen te reizen. Bloed dat vanuit de longen naar het hart terugkeert, gaat naar het ene atrium, terwijl bloed dat vanuit de rest van het lichaam terugkeert, naar het andere gaat. Beide atria lopen leeg in de enkele hartkamer. Hoewel dit ervoor zorgt dat er altijd wat bloed naar de longen gaat en vervolgens terug naar het hart, betekent het mengen van zuurstofrijk en zuurstofarm bloed in de enkele ventrikel dat de organen geen bloed verzadigd raken met zuurstof. Toch werkt het systeem voor een koelbloedig wezen zoals de kikker.

Hart met vier kamers

Mensen en alle andere zoogdieren, evenals vogels, hebben een hart met vier kamers met twee atria en twee ventrikels. Zuurstofarm en zuurstofrijk bloed worden niet gemengd. De vier kamers zorgen voor een efficiënte en snelle beweging van sterk zuurstofrijk bloed naar de organen van het lichaam. Dit helpt bij thermische regulatie en bij snelle, aanhoudende spierbewegingen.