Budowa i funkcjonowanie układu krwionośnego u kręgowców. Utrzymywanie homeostazy organizmu

Układem krwionośnym nazywamy układ naczyniowy, którego zadaniem jest rozprowadzanie krwi po organizmie. W jego skład wchodzą naczynia: żyły, tętnice, naczynia kapilarne oraz serce. Układ naczyniowy u wszystkich zwierząt kręgowych jest zamknięty, czyli krew krąży w naczyniach krwionośnych nie wylewając się do jam ciała. Prawie u wszystkich kręgowców we krwi obecne jest białko oddechowe: hemoglobina o barwie czerwonej, wchodzi ona w skład czerwonych krwinek za wyjątkiem niektórych ryb. Zadaniem tętnic jest wyprowadzenie krwi z serca do wszystkich narządów ciała organizmu. Są one zbudowane ze sprężystych, kurczliwych ścian, mocniejszych i grubszych w przeciwieństwie do żył wytrzymują one duże ciśnienie krwi. Żyły z kolei mają za zadanie odprowadzenie z tkanek odtlenowanej krwi do serca. Zbudowane są ze ścian cieńszych wiotkich. Żyły posiadają zastawki, które uniemożliwiają cofanie się krwi. Naczynia kapilarne są najmniejszymi naczyniami, które w tkankach tworzą gęste sieci łączące tętnice i żyły o najmniejszej średnicy. Między krwią a komórkami dochodzi do wymiany gazowej, substancji odżywczych oraz wszelkich produktów przemiany materii. Serce jako najważniejszy narząd w organizmie stanowi pompę tłoczącą krew dożył i tętnic, które z kolei rozprowadzają ją pod ciśnieniem do tkanek, komórek, lub do płuc. W czasie przebiegu ewolucji u kręgowców wraz z całym układem krwionośnym ulegało silnym przemianom udoskonalającym.

W przypadku kręgoustych mamy do czynienia z trójdzielnym sercem typu żylnego. Jest ono jednoprzepływowe, czyli krew płynąca przez nie jest nieutlenowana. Serce u kręgoustych składa się kolejno z zatoki żylnej, przedsionka oraz komory. Odtlenowana krew dzięki skurczom dzięki skurczom komory tłoczona jest przez tętnice skrzelową rozgałęziającą się następnie na 6 do 7 par naczyniowych łuków, które wchodząc do skrzeli rozgałęziają się na naczynia krwionośne. Po wymianie gazowej krew utleniona zbierana jest w korzeniach aorty, skąd rozprowadzana jest do komórek organizmu. Z kolei odtlenowana krew żyłami odprowadzana jest do serca, a konkretniej do zatoki żylnej przewodami Cuviera. Z zatoki żylnej krew przelewa się do przedsionka, a następnie jego skurcz przepompowuje krew dalej do komory. W miejscu przejścia poszczególnych części w sercu obecne są zastawki regulujące przepływ krwi oraz zapobiegające cofaniu się jej. Serce u ryb jest dwudzielne, typu żylnego, jednoprzepływowe. Posiada ono unerwienie w postaci włókien układu nerwowego autonomicznego, co jest cechą wszystkich żuchwowców. Włókna te są w stanie przesyłać impulsy, które zwalniają rytm pracy pompy, jednakże nie są one w stanie przyspieszyć jego tempa. U ryb chrzęstnoszkieletowych obecne jest trójdzielne serce na które składa się zatoka żylna, przedsionek, komora i tętniczy stożek. U rekinów dodatkowo występują zastawki. Ryby kostnoszkieletowe również mają serce trzyczęściowe, jednakże zamiast stożka tętniczego występuje opuszka tętnicza, nie stanowiąca element serca, lecz jest ona jedynie zgrubieniem tętnicy. U dwudysznych ryb obecna jest przegroda w sercu. U ryb występuje jeden obieg krwi; z serce pompuje krew w kierunku tętnicy skrzelowej krótkiej, skąd odgałęzia się ona na łuki naczyniowe na wysokości skrzeli. Stamtąd trafia ona do naczyń włosowatych, gdzie ulega natlenowaniu. Utleniona krew wraca korzeniami aorty z okolic skrzeli i rozprowadzana jest nią po całym ciele. Odtlenowana krew wraca głównymi żyłami przechodzącymi kolejno w przewody Cuviera, a następnie w żyłę wątrobową.

Serce u płazów składa się z zatoki żylnej, z dwóch przedsionków, ze stożka tętniczego i komory. Jest ono kontrolowane przez nerwowy układ posiadając jednocześnie własne rozruchowe ośrodki.

W ewolucji układu oddechowego doszło do powstania płuc, w związku z wyjściem płazów na ląd, co z kolei przyczyniło się do wyodrębnienia kolejnego układu krwionośnego, czyli płucnego, małego krwiobiegu. Doszło więc do rozdzielenia układu na mały (płucny) i duży. W związku z rozdzieleniem układu na dwa nastąpiło także częściowe rozdzielenie serca, które musiało jednocześnie pompować zarówno krew natlenowaną, jak i odtlenowana. Powstała zatem w sercu kolejna zastawka: spiralna nie pozwalająca na mieszanie się krwi. Krew natlenowana powraca z płuc żyłami do przedsionka lewego, skąd przedostaje się do komory a następnie dzięki skurczom trafia do tętniczego stożka. Dzięki wspomnianej, dodatkowej zastawce natlenowana krew wpływa do aorty i prowadzona jest do wszystkich organów ciała. Odtlenowana krew żyłami głównymi tylnymi i przednimi a także żyłą wątrobową wraca do żylnej zatoki. Z zatoki wlewa się do przedsionka prawego oraz komory. Dzięki skurczom komory krew wpływa do części stożka oddzielonej zastawką, skąd dochodzi do płuc. W związku ze słabym wykształceniem narządów oddechowych (płuc) płazy oddychają również skórą, to wiąże się z wykształceniem dodatkowych naczyń krwionośnych w okolicach naskórka odchodzących od tętnic płucnych.

Utlenowana krew wraca z naskórka żyłami skórnymi, które uchodzą do głównych żył a następnie do zatoki żylnej. Ciekawym zjawiskiem jest mieszanie krwi, które zachodzi w komorach serca (utlenowana ze skóry i odtlenowana z dużego obiegu). Nie ma ono jednak większego znaczenia w przypadku płazów, gdyż są one zwierzętami zmiennocieplnymi o wolnym metabolizmie.

Serce gadów buduje zatoka żylna, para przedsionków i komory z przegrodą międzykomorową niecałkowitą, za wyjątkiem krokodyli, które mają zarówno dwa przedsionki jak i dwie komory. Podobnie jak u płazów mamy do czynienia z dwoma obiegami krwi. Krew utlenowana wracająca żyłami płucnymi trafia do przedsionka lewego, skąd wlewa się do części lewej komory, a w przypadku krokodyli do lewej komory. Dzięki jej skurczom krew wpływa do aorty i trafia tym naczyniem do każdego organu. Krew odtleniona wraca głównymi żyłami (tylną i przednią), jak również żyłą wątrobową, skąd krew wpływa do zredukowanej żylnej zatoki. Z zatoki przemieszcza się ona w stronę prawego przedsionka, a stamtąd już do prawej komory u krokodyli, lub do części prawej niepodzielonej komory u reszty gadów. Jej skurcz powoduje przepływ krwi do płucnego pnia, który następnie rozdziela się na parę tętnic płucnych prowadzących do płuc. U gadów na drodze ewolucji serce przekształciło się w szybszą, silną pompę o efektywniejszych skurczach. U większości gadów następuje mieszanie się krwi w komorach serca w niewielkim stopniu. Gady to kręgowce pozostające wciąż zmiennocieplnymi organizmami. W przypadku krokodyli mamy do czynienia z rozdzieleniem komory na dwie części, w związku z tym ich krew w ogóle się nie miesza a ich dobowe wahania temperatury ciała wynoszą tylko 2 stopnie.

Układ krążenia oraz serce ptaków są wyjątkowo rozbudowane w związku z ich sposobem życia co wiąże się z wysokimi wymaganiami. Serca u ptaków mają znacznie większą wyrzutową pojemność, a także jest w stanie pracować z dużą częstotliwością, co jest przyczyną tak wysokiego ciśnienia krwi oraz wyjątkowego tempa krążenia. Serce ptaka jest w zupełności podzielone na dwie części, w jego skład wchodzi szczątkowa żylna zatoka oraz para przedsionków i komór. Ptaki mają jedynie jeden łuk aorty- prawy. Krew wypompowana z lewej komory płynie aortą wzdłuż całego ciała, zaś odtlenowana krew wraca żyłami głównymi trafiając przez zatokę żylną do prawego przedsionka. Dwubiegowy układ krążenia u ptaków zapewnia rozdzielenie krwi na utlenioną i odtlenowana, jest on najdoskonalszym układem krwionośnym w świecie zwierząt. Ptaki są kręgowcami stałocieplnymi.

W przypadku ssaków mamy już do czynienia z zupełnym rozdzieleniem krwi w sercu, posiada ono parę przedsionków i komór, nie ma już jednak zatoki żylnej, jednakże jej pozostałość stanowi węzeł zatokowo przedsionkowy, tzw. rozrusznik serca. Na granicy prawego przedsionka i prawej komory występuje zastawka trójdzielna, natomiast po stronie lewej jest zastawka dwudzielna. Ssaki posiadają jedynie lewy łuk aorty. W krwi ssaków występują charakterystyczne bo bezjądrzaste erytrocyty, dzięki tej własności znacznie obniżają się koszty ich metabolizmu. Ssaki w większości są organizmami stałocieplnymi, podobnie jak ptaki, lecz średnia temperatura ciała ssaka różni się od temperatury ptaka, w związku z jego niższym tempem metabolizmu. W związku z przebudową serca na dwie strony organizmy przeszły na stałocieplność. Warunkiem stałej ciepłoty ciała jest nie mieszanie się krwi, co ma miejsce u ptaków oraz ssaków. W związku z tym organizmy te uniezależniły się od warunków zewnętrznego środowiska. Organizmy zmiennocieplne, czyli reszta kręgowców są zależne od temperatury otoczenia. Kwestia pojawienia się dwóch obiegów krwi łączy się z faktem wyjścia zwierzęcia na ląd, z co za tym idzie wykształcenia organów pozwalających na oddychanie powietrzem (płuca).

W związku z ciągłą pracą serca, krew wciąż dociera do każdego organu ciała, jest ona w ciągłym ruchu. Może ona spełniać wiele funkcji, jak np.:

1) utrzymywanie stałej temperatury ciała, pH i ciśnienia osmotycznego

2) rozprowadzanie tlenu i substancji odżywczych

3) odprowadzanie CO₂ i produktów przemiany materii

4) uczestnictwo w wielu procesach odpornościowych w organizmie

5) rozprowadzanie po ciele enzymów, hormonów i witamin

Homeostaza wodna.

Pobór, wydalanie i przepływ wody kontroluje podwzgórze, którego receptory są w stanie wyczuć rozrzedzenie, czy zagęszczenie się krwi. Hormon ADH jest uwalniany z przysadki i wraz z krwią transportowany jest do nerek, gdzie wpływa na filtrację krwi i jej mechanizm.

Homeostaza wapniowa

Polega na rozprowadzaniu przez krew parahormonu i kalcytoniny (hormonów), regulujących stężenie wapnia w organizmie.

Podane przykłady homeostazy dają jedynie skromne wyobrażenie o procesach regulacyjnych przebiegających wewnątrz organizmu. Wiadomym jest jednak, że ogromną role w utrzymywaniu równowagi wewnętrznej pełni krew i cały układ krwionośny