Zróżnicowanie Układu Krążenia u Zwierząt
Układy krążenia różnią się od prostych systemów u bezkręgowców do bardziej złożonych systemów u kręgowców. Najprostsze zwierzęta, takie jak gąbki (Porifera) i wrotki (Rotifera), nie potrzebują układu krążenia, ponieważ dyfuzja pozwala na odpowiednią wymianę wody, składników odżywczych i odpadów, jak również rozpuszczonych gazów, jak pokazano na (Rysunku)a. Organizmy, które są bardziej złożone, ale nadal mają tylko dwie warstwy komórek w swoim planie budowy, takie jak galaretki (Cnidaria) i grzebieniowce (Ctenophora), również wykorzystują dyfuzję przez naskórek i wewnętrznie przez przedział żołądkowo-naczyniowy. Zarówno ich tkanki wewnętrzne, jak i zewnętrzne są skąpane w środowisku wodnym i wymieniają płyny w drodze dyfuzji po obu stronach, jak pokazano na rysunku (b). Wymiana płynów jest wspomagana przez pulsowanie ciała meduzy.
Dla bardziej złożonych organizmów dyfuzja nie jest skuteczna w cyrkulacji gazów, składników odżywczych i odpadów przez ciało; dlatego też powstały bardziej złożone układy krążenia. Większość stawonogów i wiele mięczaków ma otwarte układy krążenia. W układzie otwartym, wydłużone, bijące serce przepycha hemolimfę przez ciało, a skurcze mięśni pomagają w przemieszczaniu płynów. Większe i bardziej złożone skorupiaki, w tym homary, wykształciły naczynia przypominające tętnice, które przepychają krew przez ich ciała, a najbardziej aktywne mięczaki, takie jak kałamarnice, wykształciły zamknięty układ krążenia i są w stanie szybko poruszać się w celu schwytania ofiary. Zamknięte układy krążenia są charakterystyczne dla kręgowców; istnieją jednak znaczne różnice w budowie serca i krążeniu krwi pomiędzy różnymi grupami kręgowców, wynikające z adaptacji w toku ewolucji i związanych z tym różnic w anatomii. (Rycina) ilustruje podstawowe układy krążenia niektórych kręgowców: ryb, płazów, gadów i ssaków.
Jak pokazano na (rysunku)a. Ryby mają pojedynczy obwód dla przepływu krwi i dwukomorowe serce, które ma tylko jeden przedsionek i jedną komorę. Przedsionek zbiera krew, która powróciła z ciała, a komora pompuje krew do skrzeli, gdzie następuje wymiana gazowa i krew jest ponownie natleniana; nazywa się to krążeniem skrzelowym. Krew przepływa następnie przez resztę ciała, zanim dotrze z powrotem do przedsionka; jest to tzw. krążenie systemowe. Ten jednokierunkowy przepływ krwi wytwarza gradient krwi natlenionej do odtlenionej w całym obiegu systemowym ryby. Wynikiem tego jest ograniczenie ilości tlenu, który może dotrzeć do niektórych narządów i tkanek ciała, zmniejszając ogólną zdolność metaboliczną ryb.
W płazach, gadach, ptakach i ssakach przepływ krwi odbywa się w dwóch obiegach: jeden przez płuca i z powrotem do serca, który nazywany jest krążeniem płucnym, a drugi przez resztę ciała i jego narządy, w tym mózg (krążenie systemowe). U płazów wymiana gazowa zachodzi również przez skórę podczas krążenia płucnego i jest określana jako krążenie płucno-skórne.
Jak pokazano na (ryc.)b, płazy mają trzykomorowe serce, które ma dwa przedsionki i jedną komorę, a nie dwukomorowe serce ryb. Dwa przedsionki (górne komory serca) odbierają krew z dwóch różnych obwodów (płuc i układów), a następnie dochodzi do pewnego mieszania się krwi w komorze serca (dolna komora serca), co zmniejsza efektywność natleniania. Zaletą tego układu jest to, że wysokie ciśnienie w naczyniach przepycha krew do płuc i ciała. Mieszanie jest łagodzone przez grzbiet w obrębie komory, który kieruje krew bogatą w tlen przez układ krążenia systemowego, a krew odtlenowaną do obiegu płucno-skórnego. Z tego powodu płazy są często opisywane jako posiadające podwójne krążenie.
Większość gadów ma również trzykomorowe serce podobne do serca płazów, które kieruje krew do obiegu płucnego i systemowego, jak pokazano na (ryc.)c. Komora jest podzielona bardziej efektywnie przez częściową przegrodę, co powoduje mniejsze mieszanie się krwi natlenionej i odtlenionej. Niektóre gady (aligatory i krokodyle) są najbardziej prymitywnymi zwierzętami, u których występuje serce czterokomorowe. Krokodyle mają unikalny mechanizm krążenia, w którym serce kieruje krew z płuc do żołądka i innych narządów podczas długich okresów zanurzenia, na przykład, gdy zwierzę czeka na ofiarę lub pozostaje pod wodą czekając, aż ofiara zgnije. Jedna adaptacja obejmuje dwie główne arterie, które opuszczają tę samą część serca: jeden bierze krew do płuc, a drugi zapewnia alternatywną drogę do żołądka i innych części ciała. Dwie inne adaptacje obejmują otwór w sercu między dwiema komorami, zwany foramen of Panizza, który pozwala krwi przemieszczać się z jednej strony serca na drugą, oraz wyspecjalizowaną tkankę łączną, która spowalnia przepływ krwi do płuc. Razem te adaptacje uczyniły krokodyle i aligatory jedną z najbardziej ewolucyjnie udanych grup zwierząt na Ziemi.
W ssakach i ptakach serce jest również podzielone na cztery komory: dwa przedsionki i dwie komory, jak pokazano na (rys.)d. Krew natlenowana jest oddzielona od krwi odtlenowanej, co poprawia wydajność podwójnego krążenia i jest prawdopodobnie wymagane dla ciepłokrwistego trybu życia ssaków i ptaków. Czterokomorowe serce ptaków i ssaków wyewoluowało niezależnie od serca trzykomorowego. Niezależną ewolucję tej samej lub podobnej cechy biologicznej określa się mianem ewolucji konwergentnej.