Variatie van de bloedsomloop bij dieren

De bloedsomloop varieert van eenvoudige systemen bij ongewervelde dieren tot meer complexe systemen bij gewervelde dieren. De eenvoudigste dieren, zoals de sponzen (Porifera) en de rotiferen (Rotifera), hebben geen bloedsomloop nodig omdat diffusie zorgt voor een adequate uitwisseling van water, voedingsstoffen en afval, alsmede opgeloste gassen, zoals weergegeven in (Figuur)a. Organismen die complexer zijn maar nog steeds slechts twee cellagen in hun lichaamsplan hebben, zoals jellies (Cnidaria) en kammellies (Ctenophora), maken ook gebruik van diffusie via hun opperhuid en inwendig via het gastrovasculaire compartiment. Zowel hun inwendige als hun uitwendige weefsels baden in een waterig milieu en wisselen vloeistoffen uit door diffusie aan beide zijden, zoals geïllustreerd in (figuur) b. De uitwisseling van vloeistoffen wordt bevorderd door het pulseren van het kwallenlichaam.

Eencellige dieren bestaande uit een enkele cellaag zoals de (a) spons of slechts enkele cellagen zoals de (b) kwal hebben geen bloedsomloopsysteem. In plaats daarvan worden gassen, voedingsstoffen en afvalstoffen uitgewisseld door diffusie.

Illustratie A toont een dwarsdoorsnede van een spons, die een dun, vaasvormig lichaam heeft dat zowel van binnen als van buiten door vloeistof wordt omspoeld. Illustratie B toont een klokvormige kwal.

Voor complexere organismen is diffusie niet efficiënt om gassen, voedingsstoffen en afvalstoffen effectief door het lichaam te laten circuleren; daarom zijn complexere bloedsomloopsystemen geëvolueerd. De meeste geleedpotigen en veel weekdieren hebben een open bloedsomloop. In een open systeem duwt een langgerekt kloppend hart de hemolymfe door het lichaam en helpen spiersamentrekkingen om de vloeistoffen te verplaatsen. De grotere, meer complexe schaaldieren, waaronder kreeften, hebben arteriële vaten ontwikkeld om het bloed door hun lichaam te persen, en de meest actieve weekdieren, zoals inktvissen, hebben een gesloten bloedsomloop ontwikkeld en zijn in staat zich snel te verplaatsen om prooien te vangen. De gesloten bloedsomloop is een kenmerk van de gewervelde dieren; er zijn echter aanzienlijke verschillen in de structuur van het hart en de bloedsomloop tussen de verschillende groepen gewervelde dieren als gevolg van aanpassingen tijdens de evolutie en daarmee samenhangende verschillen in anatomie. (Figuur) illustreert de basisbloedsomloop van enkele gewervelde dieren: vissen, amfibieën, reptielen en zoogdieren.

(a) Vissen hebben de eenvoudigste bloedsomloop van alle gewervelde dieren: het bloed stroomt in één richting van het hart met twee kamers door de kieuwen en vervolgens door de rest van het lichaam. (b) Amfibieën hebben twee bloedsomloopwegen: één voor de zuurstofvoorziening van het bloed via de longen en de huid, en de andere om zuurstof naar de rest van het lichaam te brengen. Het bloed wordt gepompt vanuit een driekamerhart met twee boezems en één ventrikel. (c) Reptielen hebben ook twee bloedsomlopen; het bloed krijgt echter alleen zuurstof via de longen. Het hart is driekamerig, maar de hartkamers zijn gedeeltelijk gescheiden, zodat een zekere vermenging van zuurstofrijk en zuurstofarm bloed optreedt, behalve bij krokodilachtigen en vogels. (d) Zoogdieren en vogels hebben het meest efficiënte hart met vier kamers die het zuurstofrijke en zuurstofarme bloed volledig scheiden; het pompt alleen zuurstofrijk bloed door het lichaam en zuurstofarm bloed naar de longen.

Illustratie A toont de bloedsomloop van vissen, die een hart met twee kamers hebben met één atrium en één ventrikel. Het bloed in de systemische circulatie stroomt van het lichaam naar het atrium en vervolgens naar de ventrikel. Het bloed dat het hart verlaat, komt in de kieuwcirculatie terecht, waar gassen worden uitgewisseld door de kieuwkapillairen. Vanuit de kieuwen komt het bloed weer in de systemische circulatie, waar de gassen in het lichaam worden uitgewisseld door de capillairen van het lichaam. Illustratie B toont de bloedsomloop van amfibieën, die een driekamerhart hebben met twee atria en één ventrikel. Het bloed in de systemische circulatie komt het hart binnen, stroomt naar de rechterboezem en vervolgens naar de hartkamer. Het bloed dat de ventrikel verlaat, komt in de longcirculatie en de huidcirculatie terecht. Haarvaten in de longen en de huid wisselen gassen uit, waardoor het bloed van zuurstof wordt voorzien. Vanuit de longen en de huid gaat het bloed via de linkerboezem weer terug naar het hart. Het bloed stroomt naar de hartkamer, waar het zich mengt met bloed uit de systemische circulatie. Het bloed verlaat de hartkamer en komt in de systemische circulatie terecht. Illustratie C toont de bloedsomloop van reptielen, die een vierkamerhart hebben. De rechter- en linkerkamer zijn gescheiden door een tussenschot, maar er is geen tussenschot tussen de rechter- en de linkerboezem, zodat er enige vermenging van bloed tussen deze twee kamers plaatsvindt. Het bloed uit de systemische circulatie komt in de rechterboezem, stroomt dan uit de rechterhartkamer en komt in de pulmonale circulatie, waar het bloed in de longen van zuurstof wordt voorzien. Vanuit de longen stroomt het bloed via de linkerboezem terug naar het hart. Omdat de linker- en rechterboezem niet gescheiden zijn, treedt er enige vermenging van zuurstofrijk en zuurstofarm bloed op. Het bloed wordt in de linkerhartkamer gepompt en vervolgens in het lichaam gebracht. Illustratie D toont de bloedsomloop van zoogdieren, die een vierkamerhart hebben. De bloedsomloop is vergelijkbaar met die van reptielen, maar de vier kamers zijn volledig van elkaar gescheiden, wat de efficiëntie ten goede komt.

Zoals geïllustreerd in (figuur)a. Vissen hebben een enkel circuit voor de bloedstroom en een tweekamerhart dat slechts één atrium en één ventrikel heeft. Het atrium vangt het bloed op dat uit het lichaam is teruggekeerd en de ventrikel pompt het bloed naar de kieuwen waar gasuitwisseling plaatsvindt en het bloed opnieuw zuurstof krijgt; dit wordt kieuwcirculatie genoemd. Het bloed stroomt vervolgens door de rest van het lichaam voordat het weer bij het atrium aankomt; dit wordt de systemische circulatie genoemd. Deze eenrichtingsstroom van bloed veroorzaakt een gradiënt van zuurstofrijk naar zuurstofarm bloed rond het systemische circuit van de vis. Het resultaat is een beperking van de hoeveelheid zuurstof die sommige organen en weefsels van het lichaam kan bereiken, waardoor de totale stofwisselingscapaciteit van vissen afneemt.

Bij amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren verloopt de bloedstroom in twee circuits: een door de longen en terug naar het hart, die pulmonale circulatie wordt genoemd, en de andere door de rest van het lichaam en de organen, waaronder de hersenen (systemische circulatie). Bij amfibieën vindt de gasuitwisseling ook plaats via de huid tijdens de pulmonale circulatie; dit wordt pulmocutane circulatie genoemd.

Zoals te zien is in (figuur)b, hebben amfibieën een driekamerhart met twee atria en één ventrikel, in plaats van het tweekamerhart van vissen. De twee boezems (superieure hartkamers) ontvangen bloed uit de twee verschillende circuits (de longen en de stelsels), en vervolgens is er enige vermenging van het bloed in de ventrikel (inferieure hartkamer) van het hart, wat de efficiëntie van de oxygenatie vermindert. Het voordeel van deze opstelling is dat de hoge druk in de vaten het bloed naar de longen en het lichaam stuwt. De vermenging wordt afgezwakt door een ribbel in de ventrikel die zuurstofrijk bloed afvoert via de systemische bloedsomloop en zuurstofarm bloed naar het pulmocutane circuit. Om deze reden wordt van amfibieën vaak gezegd dat zij een dubbele circulatie hebben.

De meeste reptielen hebben ook een driekamerhart, vergelijkbaar met het amfibieënhart, dat het bloed naar de pulmonale en systemische circuits leidt, zoals te zien is in (figuur)c. De ventrikel wordt doeltreffender verdeeld door een gedeeltelijk septum, waardoor minder vermenging van zuurstofrijk en zuurstofarm bloed optreedt. Sommige reptielen (alligators en krokodillen) zijn de primitiefste dieren die een vierkamerhart vertonen. Krokodilachtigen hebben een uniek mechanisme van bloedsomloop waarbij het hart het bloed van de longen naar de maag en andere organen leidt gedurende lange perioden van onderdompeling, bijvoorbeeld terwijl het dier wacht op een prooi of onder water blijft wachten tot de prooi verrot is. Eén aanpassing omvat twee hoofdslagaders die uit hetzelfde deel van het hart komen: de ene voert het bloed naar de longen en de andere zorgt voor een alternatieve route naar de maag en andere delen van het lichaam. Twee andere aanpassingen zijn een gat in het hart tussen de twee hartkamers, het zogenaamde foramen van Panizza, waardoor bloed van de ene kant van het hart naar de andere kan stromen, en gespecialiseerd bindweefsel dat de bloedstroom naar de longen vertraagt. Samen hebben deze aanpassingen krokodillen en alligators tot een van de meest evolutionair succesvolle diergroepen op aarde gemaakt.

Bij zoogdieren en vogels is het hart ook verdeeld in vier kamers: twee boezems en twee kamers, zoals geïllustreerd in (figuur)d. Het zuurstofhoudende bloed wordt gescheiden van het zuurstofarme bloed, hetgeen de doelmatigheid van de dubbele circulatie verbetert en waarschijnlijk noodzakelijk is voor de warmbloedige levenswijze van zoogdieren en vogels. Het vierkamerhart van vogels en zoogdieren evolueerde onafhankelijk van een driekamerhart. De onafhankelijke evolutie van dezelfde of een soortgelijke biologische eigenschap wordt convergente evolutie genoemd.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *