40.1: Maelezo ya jumla ya Mfumo wa Circulatory

Last updated
Save as PDF

Page ID: 175688

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Ujuzi wa Kuendeleza

Eleza mfumo wa mzunguko wa wazi na uliofungwa
Eleza maji ya maji na hemolymph
Linganisha na kulinganisha shirika na mageuzi ya mfumo wa mzunguko wa vertebrate.

Katika wanyama wote, isipokuwa aina chache rahisi, mfumo wa mzunguko hutumiwa kusafirisha virutubisho na gesi kupitia mwili. Utbredningen rahisi inaruhusu baadhi ya maji, virutubisho, taka, na gesi kubadilishana katika wanyama primitive ambayo ni tabaka chache tu seli nene; hata hivyo, mtiririko wingi ni njia pekee ambayo mwili mzima wa viumbe kubwa zaidi tata ni kupatikana.

Usanifu wa Mfumo wa mzunguko

Mfumo wa mzunguko ni ufanisi mtandao wa vyombo vya cylindrical: mishipa, mishipa, na capillaries ambayo hutoka pampu, moyo. Katika viumbe vyote vya vertebrate, pamoja na baadhi ya uti wa mgongo, hii ni mfumo wa kufungwa-kitanzi, ambapo damu haina bure katika cavity. Katika mfumo imefungwa mzunguko, damu ni zilizomo ndani ya mishipa ya damu na huzunguka unidirectionally kutoka moyo kuzunguka utaratibu mzunguko njia, kisha anarudi kwa moyo tena, kama mfano katika Kielelezo\(\PageIndex{1}\) a. kinyume na mfumo imefungwa, arthropods-ikiwa ni pamoja na wadudu, crustaceans, na wengi mollusks-kuwa wazi circulatory mfumo, kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{1}\) b. wazi circulatory mfumo, damu si iliyoambatanishwa katika mishipa ya damu lakini ni pumped katika cavity aitwaye hemocoel na inaitwa hemolymph kwa sababu damu huchanganyika na maji ya kiungo. Kama moyo unavyopiga na mnyama huenda, hemolymph huzunguka viungo ndani ya cavity ya mwili na kisha huingia tena mioyo kupitia fursa zinazoitwa ostia. Harakati hii inaruhusu kubadilishana gesi na virutubisho. Mfumo wa mzunguko wa wazi hautumii nishati nyingi kama mfumo uliofungwa wa kufanya kazi au kudumisha; hata hivyo, kuna biashara-off na kiasi cha damu ambacho kinaweza kuhamishwa kwenye viungo vya kimetaboliki na tishu ambazo zinahitaji viwango vya juu vya oksijeni. Kwa kweli, sababu moja ambayo wadudu wenye mrengo wa upana wa miguu miwili (70 cm) hawako karibu leo ni labda kwa sababu walikuwa wakishindana na kuwasili kwa ndege miaka milioni 150 iliyopita. Ndege, kuwa na mfumo wa mzunguko wa kufungwa, hufikiriwa kuwa wamehamia zaidi kwa agilely, na kuruhusu kupata chakula kwa kasi na uwezekano wa kuwapiga wadudu.

Mchoro A unaonyesha mfumo wa mzunguko uliofungwa wa udongo. Mishipa ya damu ya dorsal na ya mviringo huendesha kando ya juu na chini ya tumbo, kwa mtiririko huo. Mishipa ya damu ya dorsal na ya mviringo yanaunganishwa na mioyo kama pete. Mioyo pia inahusishwa na chombo cha damu cha dorsal. Mioyo hii hupiga damu mbele, na mioyo inayofanana na pete hupiga damu hadi kwenye chombo cha tumbo, ambacho kinarudi damu nyuma ya mwili. Mchoro B unaonyesha mfumo wa mzunguko wa wazi wa nyuki. Chombo cha damu cha dorsal, ambacho kina mioyo mingi, kinaendesha juu ya nyuki. Damu hutoka kwenye chombo cha damu cha dorsal kupitia ufunguzi wa kichwa, ndani ya cavity ya mwili. Damu huingia tena mishipa ya damu kupitia fursa katika mioyo inayoitwa ostia. — Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Katika (a) mifumo ya mzunguko imefungwa, moyo hupiga damu kupitia mishipa ambayo ni tofauti na maji ya mwili. Wengi wa vimelea na baadhi ya uti wa mgongo, kama hii ya udongo wa annelid, wana mfumo wa mzunguko uliofungwa. Katika (b) mifumo ya mzunguko wa wazi, maji yanayoitwa hemolymph hupigwa kupitia chombo cha damu ambacho kinaingia ndani ya cavity ya mwili. Hemolymph inarudi kwenye chombo cha damu kupitia fursa zinazoitwa ostia. Arthropods kama nyuki hii na mollusks nyingi zina mifumo ya mzunguko wazi.

Tofauti ya Mfumo wa mzunguko katika Wanyama

Mfumo wa mzunguko unatofautiana kutoka kwa mifumo rahisi katika invertebrates hadi mifumo ngumu zaidi katika vimelea. Wanyama rahisi, kama vile sponges (Porifera) na rotifers (Rotifera), hawana haja ya mfumo wa mzunguko kwa sababu utbredningen inaruhusu kutosha kubadilishana maji, virutubisho, na taka, pamoja na gesi kufutwa, kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{2}\) a. viumbe ambazo ni ngumu zaidi lakini bado zina tabaka mbili za seli katika mpango wao wa mwili, kama vile jellies (Cnidaria) na jellies comb (Ctenophora) pia hutumia utbredningen kupitia epidermis yao na ndani kupitia compartment gastrovascular. Wote tishu zao ndani na nje ni kuoga katika mazingira yenye maji na kubadilishana maji maji kwa utbredningen pande zote mbili, kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{2}\) b. maji kubadilishana ni kusaidiwa na kunde ya mwili jellyfish.

Mchoro A inaonyesha sehemu ya msalaba wa sifongo, ambayo ina mwili mwembamba, kama vile mwili umwagaji ndani na nje na maji. Mchoro B unaonyesha jellyfish yenye umbo la kengele. — Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Wanyama rahisi yenye safu moja ya seli kama vile (a) sifongo au tabaka chache tu za seli kama vile (b) jellyfish hawana mfumo wa mzunguko. Badala yake, gesi, virutubisho, na taka zinabadilishana na kutenganishwa.

Kwa viumbe ngumu zaidi, utbredningen sio ufanisi kwa gesi za baiskeli, virutubisho, na taka kwa ufanisi kupitia mwili; kwa hiyo, mifumo ya mzunguko ngumu zaidi ilibadilika. Arthropods nyingi na mollusks nyingi zina mifumo ya mzunguko wazi. Katika mfumo wa wazi, moyo wa kupiga mviringo unasubu hemolymph kwa njia ya mwili na misuli ya misuli husaidia kusonga maji. Crustaceans kubwa zaidi, ikiwa ni pamoja na lobsters, wameanzisha vyombo vya arterial kama kushinikiza damu kupitia miili yao, na mollusks zinazofanya kazi zaidi, kama vile squids, zimebadilika mfumo wa mzunguko uliofungwa na zina uwezo wa kusonga haraka ili kukamata mawindo. Mifumo ya mzunguko iliyofungwa ni tabia ya wenye uti wa mgongo; hata hivyo, kuna tofauti kubwa katika muundo wa moyo na mzunguko wa damu kati ya makundi mbalimbali ya vertebreti kutokana na marekebisho wakati wa mageuzi na tofauti zinazohusiana katika anatomia. Kielelezo\(\PageIndex{3}\) unaeleza mifumo ya msingi ya mzunguko wa baadhi ya wenye uti wa mgongo: samaki, amfibia, reptilia, na wanyama.

Mchoro A unaonyesha mfumo wa mzunguko wa samaki, ambao una moyo wa vyumba viwili na atrium moja na ventricle moja. Damu katika mzunguko wa utaratibu hutoka kutoka kwenye mwili hadi kwenye atrium, kisha huingia kwenye ventricle. Damu inayotoka moyoni huingia mzunguko wa gill, ambapo gesi hubadilishana na capillaries ya gill. Kutoka kwa damu ya gills huingia tena mzunguko wa utaratibu, ambapo gesi katika mwili hubadilishana na capillaries ya mwili. Mchoro B unaonyesha mfumo wa mzunguko wa amfibia, ambao una moyo wa vyumba vitatu na atriums mbili na ventricle moja. Damu katika mzunguko wa utaratibu huingia moyoni, inapita ndani ya atrium sahihi, kisha huingia kwenye ventricle. Damu inayoondoka ventricle inaingia mzunguko wa pulmona na ngozi. Capillaries katika gesi za mapafu na ngozi, oksijeni damu. Kutoka kwenye mapafu na damu ya ngozi huingia tena moyo kupitia atrium ya kushoto. Damu inapita ndani ya ventricle, ambako huchanganya na damu kutoka mzunguko wa utaratibu. Damu huacha ventricle na inaingia mzunguko wa utaratibu. Mchoro C unaonyesha mfumo wa mzunguko wa viumbehai, ambavyo vina moyo wa vyumba vinne. Ventricle ya kulia na ya kushoto hutenganishwa na septum, lakini hakuna septum inayojitenga atrium ya kulia na ya kushoto, kwa hiyo kuna mchanganyiko wa damu kati ya vyumba hivi viwili. Damu kutoka mzunguko wa utaratibu huingia kwenye atrium sahihi, kisha hutoka kwenye ventricle sahihi na huingia mzunguko wa pulmona, ambapo damu ni oksijeni katika mapafu. Kutoka kwenye mapafu damu husafiri tena ndani ya moyo kupitia atrium ya kushoto. Kwa sababu atrium ya kushoto na ya kulia haijatenganishwa, baadhi ya kuchanganya damu ya oksijeni na deoxygenated hutokea. Damu hupigwa ndani ya ventricle ya kushoto, kisha ndani ya mwili. Mchoro D unaonyesha mfumo wa mzunguko wa wanyama, ambao wana moyo wa vyumba vinne. Mzunguko ni sawa na ule wa viumbehai, lakini vyumba vinne ni tofauti kabisa na kila mmoja, ambayo inaboresha ufanisi. — Kielelezo\(\PageIndex{3}\): (a) Samaki wana mifumo rahisi ya mzunguko wa vimelea: damu inapita moja kwa moja kutoka kwa moyo wa vyumba viwili kupitia gills na kisha mwili wote. (b) Amfibia wana njia mbili za mzunguko: moja kwa oksijeni ya damu kupitia mapafu na ngozi, na nyingine kuchukua oksijeni kwa mwili wote. Damu hupigwa kutoka kwa moyo wa vyumba vitatu na atria mbili na ventricle moja. (c) Viumbehai pia wana njia mbili za mzunguko; hata hivyo, damu ni oksijeni tu kupitia mapafu. Moyo ni vyumba vitatu, lakini ventrikali hutenganishwa kwa sehemu hivyo mchanganyiko fulani wa damu yenye oksijeni na deoxygenated hutokea isipokuwa kwa crocodilians na ndege. (d) Wamalia na ndege wana moyo wenye ufanisi zaidi wenye vyumba vinne vinavyotenganisha kabisa damu yenye oksijeni na deoxygenated; hupiga damu yenye oksijeni tu kupitia mwili na damu iliyosafishwa na oksijeni hadi mapafu.

Kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{3}\) Samaki wana mzunguko mmoja wa mtiririko wa damu na moyo wa vyumba viwili ambao una atrium moja tu na ventricle moja. Atrium hukusanya damu ambayo imerejea kutoka mwilini na ventricle inapompa damu kwa gills ambapo kubadilishana gesi hutokea na damu ni re-oksijeni; hii inaitwa mzunguko wa gill. Kisha damu inaendelea kupitia mwili wote kabla ya kufika nyuma kwenye atrium; hii inaitwa mzunguko wa utaratibu. Hii unidirectional mtiririko wa damu inazalisha gradient ya oksijeni kwa damu deoxygenated karibu mzunguko wa samaki utaratibu. Matokeo yake ni kikomo katika kiasi cha oksijeni ambayo inaweza kufikia baadhi ya viungo na tishu za mwili, kupunguza uwezo wa jumla wa metabolic wa samaki.

Katika amfibia, reptilia, ndege, na mamalia, mtiririko wa damu unaelekezwa katika mizunguko miwili: moja kupitia mapafu na kurudi moyoni, ambayo huitwa mzunguko wa mapafu, na nyingine katika mwili wote na viungo vyake ikiwa ni pamoja na ubongo (mzunguko wa utaratibu). Katika amfibia, kubadilishana gesi pia hutokea kupitia ngozi wakati wa mzunguko wa mapafu na hujulikana kama mzunguko wa pulmocutaneous.

Kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{3}\) b, amfibia wana moyo wa vyumba vitatu ambao una atria mbili na ventricle moja badala ya moyo wa samaki. Atria mbili (vyumba bora vya moyo) hupokea damu kutoka kwa mzunguko mbili tofauti (mapafu na mifumo), na kisha kuna mchanganyiko wa damu katika ventricle ya moyo (chumba cha chini cha moyo), ambayo inapunguza ufanisi wa oksijeni. Faida ya mpangilio huu ni kwamba shinikizo la juu katika vyombo hupiga damu kwenye mapafu na mwili. Kuchanganya hupunguzwa na ridge ndani ya ventricle ambayo hugeuza damu yenye oksijeni kupitia mfumo wa mzunguko wa mfumo na damu ya deoxygenated kwenye mzunguko wa pulmocutaneous. Kwa sababu hii, amfibia mara nyingi huelezewa kuwa na mzunguko wa mara mbili.

Watambaazi wengi pia wana moyo wa vyumba vitatu sawa na moyo wa amfibia ambao huelekeza damu kwenye mzunguko wa mapafu na utaratibu, kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{3}\) c. ventricle imegawanywa kwa ufanisi zaidi na septamu ya sehemu, ambayo husababisha kuchanganya chini ya damu ya oksijeni na deoxygenated. Baadhi ya viumbe vya wanyama (alligators na mamba) ni wanyama wengi wa kwanza wa kuonyesha moyo wa vyumba vinne. Wakrokodili wana utaratibu wa pekee wa mzunguko ambapo moyo huzuia damu kutoka kwenye mapafu kuelekea tumbo na viungo vingine wakati wa muda mrefu wa kuzama, kwa mfano, huku mnyama anasubiri mawindo au anakaa chini ya maji wakisubiri mawindo kuoza. Kukabiliana moja ni pamoja na mishipa miwili kuu ambayo huacha sehemu moja ya moyo: moja inachukua damu kwenye mapafu na nyingine hutoa njia mbadala kwa tumbo na sehemu nyingine za mwili. Marekebisho mengine mawili ni pamoja na shimo ndani ya moyo kati ya ventrikali mbili, iitwayo forameni ya Paniza, ambayo inaruhusu damu kuhamia kutoka upande mmoja wa moyo hadi nyingine, na tishu maalumu zinazojumuisha zinazopunguza mtiririko wa damu hadi kwenye mapafu. Pamoja marekebisho haya yamefanya mamba na alligators mojawapo ya makundi ya wanyama wenye mafanikio zaidi duniani.

Katika wanyama na ndege, moyo pia umegawanywa katika vyumba vinne: atria mbili na ventricles mbili, kama ilivyoonyeshwa kwenye Mchoro 40.1.3d. Damu yenye oksijeni hutenganishwa na damu iliyosababishwa na damu, ambayo inaboresha ufanisi wa mzunguko wa mara mbili na labda inahitajika kwa maisha ya joto ya mamalia na ndege. Moyo wa vyumba vinne wa ndege na wanyama walibadilika kwa kujitegemea kutoka kwa moyo wa vyumba vitatu. Mageuzi ya kujitegemea ya tabia sawa au sawa ya kibiolojia inajulikana kama mageuzi ya kubadilika.

Muhtasari

Katika wanyama wengi, mfumo wa mzunguko hutumiwa kusafirisha damu kupitia mwili. Wanyama wengine wa kale hutumia utbredningen kwa kubadilishana maji, virutubisho, na gesi. Hata hivyo, viumbe tata hutumia mfumo wa mzunguko kubeba gesi, virutubisho, na taka kupitia mwili. Mifumo ya mzunguko inaweza kuwa wazi (iliyochanganywa na maji ya kiungo) au imefungwa (ikitenganishwa na maji ya maji). Mifumo ya mzunguko iliyofungwa ni tabia ya wenye uti wa mgongo; hata hivyo, kuna tofauti kubwa katika muundo wa moyo na mzunguko wa damu kati ya makundi mbalimbali ya vertebreti kutokana na marekebisho wakati wa mageuzi na tofauti zinazohusiana katika anatomia. Samaki wana moyo wa vyumba viwili na mzunguko wa unidirectional. Amphibians wana moyo wa vyumba vitatu, ambao una mchanganyiko wa damu, na wana mzunguko wa mara mbili. Wengi wa viumbehai wasio na ndege wana moyo wa vyumba vitatu, lakini wana mchanganyiko mdogo wa damu; wana mzunguko mara mbili. Mamalia na ndege wana moyo wenye vyumba vinne bila kuchanganya damu na mzunguko wa mara mbili.

faharasa

atriamu: (wingi: atria) chumba cha moyo kinachopokea damu kutoka mishipa na hutuma damu kwenye ventricles

mfumo wa mzunguko uliofungwa: mfumo ambao damu hutenganishwa na maji ya mwili ya mwili na yaliyomo katika mishipa ya damu

mzunguko mara mbili: mtiririko wa damu katika nyaya mbili: mzunguko wa pulmona kupitia mapafu na mzunguko wa utaratibu kupitia viungo na mwili

mzunguko wa gill: mfumo wa mzunguko ambao ni maalum kwa wanyama wenye gills kwa kubadilishana gesi; damu inapita kupitia gills kwa oksijeni

hemocoel: cavity ambayo damu hupigwa katika mfumo wa mzunguko wa wazi

hemolymph: mchanganyiko wa damu na maji ya kiunganishi ambayo hupatikana katika wadudu na arthropods nyingine pamoja na mollusks nyingi

maji ya kiunganishi: maji kati ya seli

mfumo wa mzunguko wa wazi: mfumo ambao damu huchanganywa na maji ya kiunganishi na hufunika moja kwa moja viungo

ostium: (wingi: ostia) mashimo kati ya mishipa ya damu ambayo inaruhusu harakati ya hemolymph kupitia mwili wa wadudu, arthropods, na mollusks na mifumo ya mzunguko wazi

mzunguko wa pulmocutaneous: mfumo wa mzunguko katika amfibia; mtiririko wa damu kwenye mapafu na ngozi yenye unyevu kwa kubadilishana gesi

mzunguko wa mapafu: mtiririko wa damu mbali na moyo kupitia mapafu ambapo oksijeni hutokea na kisha kurudi moyoni tena

mzunguko wa utaratibu: mtiririko wa damu mbali na moyo kwa ubongo, ini, figo, tumbo, na viungo vingine, viungo, na misuli ya mwili, na kisha kurudi kwa damu hii kwa moyo

mzunguko wa unidirectional: mtiririko wa damu katika mzunguko mmoja; hutokea katika samaki ambapo damu inapita kupitia gills, kisha kupitisha viungo na mwili wote, kabla ya kurudi moyoni

ventricle: (moyo) chumba kikubwa cha chini cha moyo kinachopiga damu ndani ya mishipa