Opisz budowę i funkcjonowanie ukł. krwionośnego kręgowców oraz jego role w utrzymaniu homeostazy organizmu.
Układ krwionośny to układ naczyniowy rozprowadzający krew po organizmie, złożony z naczyń (tętnice, żyły, naczynia włosowate) i serca. Układ wszystkich kręgowców jest zamknięty. Krew nie wylewa się do jam ciała, ale krąży w systemie naczyń. U wszystkich kręgowców z wyjątkiem niektórych ryb obecna jest czerwona hemoglobina.
Tętnice wyprowadzają krew z serca do wszystkich tkanek i narządów ciała. Mają ściany sprężyste, kurczliwe, grubsze i mocniejsze niż w żyłach, wytrzymałe na duże ciśnienie krwi.
Żyły doprowadzają krew z tkanek i narządów ciała do serca. Ich ściany są znacznie cieńsze i bardziej wiotkie. Wewnątrz żył znajdują się zastawki uniemożliwiające cofanie się krwi.
Naczynia włosowate to najmniejsze naczynia krwionośne tworzące w tkankach gęste sieci pomiędzy najmniejszymi tętnicami i żyłami. Przez bardzo cienką ścianę zachodzi między krwią i tkankami wymiana gazowa oraz substancji odżywczych i różnych produktów przemiany materii.
Serce to najważniejszy narząd – pompa, która nieustannie rozprowadza krew wokół organizmu. W trakcie ewolucji ulegało licznym przemianom razem z całym układem krążenia:
u kręgoustych: serce jest trzyczęściowe, jednoprzepływowe typu żylnego (tzn. płynie przez nie wyłącznie krew nieutlenowana). Składa się z zatoki żylnej, przedsionka i komory. Jest nieunerwione – rytm pracy wyznaczają skupienia tkanki węzłowej z włóknami Purkinjego.
Jeden obieg krwi: krew odtlenowana tłoczona jest z serca tętnica skrzelową, która rozgałęzia się na 6-7 par łuków naczyniowych. Wchodzą one do skrzeli i rozdzielają na naczynia włosowate. Gdy już zajdzie wymiana gazowa utlenowana krew jest zbierana w korzeniach aorty i stamtąd rozprowadzana do wszystkich komórek ciała. Odtlenowana krew wraca żyłami i przewodami Cuviera do zatoki żylnej. Z niej wpada do przedsionka, którego skurcz przepompowuje ja do komory. Na granicy poszczególnych części serca występują zastawki zapobiegające cofaniu się krwi.
u ryb: serce dwudziałowe, jednoprzepływowe typu żylnego. Jest ono unerwione przez włókna autonomicznego układu nerwowego (cecha wszystkich żuchwowców), które mogą przesyłać impulsy zwalniające rytm pracy serca, ale co ciekawe ryby nie posiadają unerwienia umożliwiającego przyspieszanie tempa pracy serca. Ryby chrzęstnoszkieletowe mają serce zbudowane z czterech pęcherzyków: zatoki żylnej, przedsionka, komory i stożka tętniczego (z zastawkami u rekinów).
Kostnoszkieletowe mają trzyczęściowe serce. Stożek tętniczy zastąpiły opuszką tętniczą, która nie jest w rzeczywistości częścią serca, a tylko zgrubieniem tętnicy.
U ryb dwudysznych występuje przegroda.
Jeden obieg krwi: krew z serca przetłaczana jest do przodu do krótkiej tętnicy skrzelowej. Jej odgałęzienia – łuki naczyniowe przetłaczają z kolei krew do sieci naczyń włosowatych. Krew bogata w tlen trafia do korzeni aorty i jest rozprowadzana po całym ciele. Wraca żyłami głównymi, które przechodzą w przewody Cuviera oraz żyła wątrobową.
u płazów: serce zbudowane jest z zatoki żylnej, dwóch przedsionków, komory i stożka tętniczego. Jest kontrolowane przez układ nerwowy ale również posiada własne ośrodki rozruchowe.
Oddychanie przez płuca wymagało wyodrębnienia się drugiego – małego, płucnego krwioobiegu. Nastąpiło rozdzielenie krwioobiegu na duży i mały.
Dwa obiegi krwi: utlenowana krew z płuc trafia żyłami płucnymi do lewego przedsionka. Z niego przedostaje się do lewej części komory. Skurcz powoduje wtłoczenie krwi do stożka tętniczego. Dzięki zastawce spiralnej krew utlenowana dostaje się do aorty i nią rozprowadzana jest w dużym obiegu. Krew odtlenowana wraca żyłami głównymi przednimi i tylnymi oraz żyłą wątrobową do zatoki żylnej. Z zatoki przepływa do prawego przedsionka i prawej części komory. Po kolejnym skurczu komory krew przepływa do tej części stożka tętniczego, która prowadzi do płuc. Jednak płazy wykształciły również coś nowego. Odgałęzienia od każdej tętnicy płucnej do skóry.
Żyły skórne, którymi wraca utlenowana krew uchodzą do żył głównych, tuż przed zat. żylną. Powoduje to, że do prawej części serca dostaje się krew z dużego obiegu odtlenowana i ze skóry utlenowana – krew mieszana. Zaletą jest to, że mieszanie się krwi w komorze nie ma aż takiego wielkiego znaczenia. Rozwiązanie takie nie sprzyja stałocieplności. Płazy są zmiennocieplne i maja mały metabolizm.
u gadów: serce składa się z zatoki żylnej, dwóch przedsionków, komory z niecałkowitą przegrodą międzykomorową (u krokodyli oraz prawdopodobnie dinozaurów i gadów ssakokształtnych całkowita przegroda)
Dwa obiegi krwi. Utlenowana krew z płuc wraca żyłami płucnymi do lewego przedsionka. Stamtąd przez otwór przeds. – komor. do lewej części komory (u krokodyli lewej komory). Jej skurcz wtłacza krew do prawej i lewej aorty. Wraca żyłami głównymi (przednią i tylną) oraz żyłą wątrobową. Naczynia te uchodzą do znacznie zredukowanej zatoki żylnej (u żółwi i prajaszczurkowców duża). Następnie do prawego przedsionka i dalej do prawej części komory ( u krokodyli prawej komory). Skurcz wpycha krew do pnia płucnego rozgałęziającego się na dwie tętnice płucne prowadzące do płuc.
W przypadku gadów mamy do czynienia z poprawieniem sprawności serca – szybsze, silniejsze i bardziej efektywne skurcze.
Mieszanie się krwi zachodzi w niewielkim stopniu. Gady dalej są zmiennocieplne.
U krokodyli dzięki pełnej przegrodzie krew nie miesza się wcale. Wahania dobowe temperatury ciała w przypadku krokodyli wynoszą jedynie 2 stopnie.
Gady zachowały dwa łuki aorty.
u ptaków:. Zarówno serce jak i cały układ krążenia ptaków muszą podołać wysokim wymaganiom. Ptasie serca mają dużą pojemność wyrzutową, mogą pracować z ogromną częstotliwością stąd znaczne ciśnienia krwi i oszałamiające tempo krążenia. Serce jest całkowicie podzielone na część lewą i prawą. Składa się ze szczątkowej zatoki żylnej (wyjątek nieloty – dobrze zachowana), dwóch przedsionków i dwóch komór.
Ptaki posiadają tylko jeden, prawy łuk aorty.
Krew z lewej komory aortą kierowana jest na obieg ciała. Zbierana jest żyłami głównymi do prawego przedsionka poprzez szczątkowa zatokę żylną. Z prawej komory poprzez pień i tętnice płucne do płuc i z powrotem do lewego przedsionka.
Układ dwuobiegowy zapewniający całkowite rozdzielenie krwi utlenowanej i odtlenowanej. Układ krwionośny ptaków jest najdoskonalszy w świecie zwierząt.
Ptaki są stałocieplne.
u ssaków: podstawę tworzy serce zbudowane z dwóch przedsionków i dwóch komór – całkowite oddzielenie krwi utlenowanej od odtlenowanej. Nie ma już zatoki żylnej, uległa całkowitej redukcji. Jedynym śladem po niej jest rozrusznik serca – węzeł zatokowo-przedsionkowy. W prawym otworze przeds.-komor. jest zastawka trójdzielna, a w lewym dwudzielna. Ssaki zachowały tylko lewy łuk aorty.
Specyficzną cecha ssaków są bezjądrzaste erytrocyty – co obniża koszty własne metabolizmu erytrocytów.
Z niewielkimi wyjątkami ssaki (tak jak ptaki) należy uznać za zwierzęta stałocieplne. Ich średnia temperatura jest nieco niższa niż ptaków.
Przekształcanie się budowy serca ma związek z istotnym procesem fizjologicznym jakim jest stałocieplność. W sercach 4-działowych (ptaki i ssaki) nie dochodzi do mieszania się krwi. Jest to warunek stałej ciepłoty ciała. Pozwoliło to organizmom uniezależnić się od warunków środowiska zewnętrznego. Reszta kręgowców to zwierzęta zmiennocieplne, których temperatura zależy od temperatury otoczenia.
Pojawienie się dwóch obiegów miało związek z wyjściem na ląd.
Krew krążąca w naczyniach krwionośnych jest w ciągłym ruchu wskutek pracy serca i krąży po całym ciele. Dzięki temu może spełniać wiele funkcji:
1. utrzymuje stała temperaturę, pH i ciśnienie osmotyczne
2. rozprowadza tlen i substancje pokarmowe
3. odprowadza dwutlenek węgla i szkodliwe produkty przemiany materii
4. uczestniczy w procesach opornościowych organizmu
5. rozprowadza enzymy, hormony, witaminy
Prz.1. równowaga wodna – podwzgórze kontroluje pobór, przepływ i wydalanie wody. Specjalne receptory podwzgórza wyczuwają zagęszczanie się i rozrzedzanie krwi. Przysadka uwalnia hormon ADH, który wraz z krwią dostaje się do nerek. Tu wpływa na mechanizm filtracji krwi.
Prz.2. równowaga wapniowa – krew rozprowadza dwa hormony: parathormon i kalcytonine.
Przedstawione przykłady dają zaledwie skromne wyobrażenie o przebiegających wewnątrz organizmu procesach. Jednak wszystkie one świadczą o dużej roli układu krwionośnego w utrzymaniu homeostazy organizmu, czyli równowagi wewnętrznej organizmu.