Variação do Sistema Circulatório em Animais
O sistema circulatório varia de sistemas simples em invertebrados a sistemas mais complexos em vertebrados. Os animais mais simples, tais como as esponjas (Porifera) e os rotíferos (Rotifera), não necessitam de um sistema circulatório porque a difusão permite a troca adequada de água, nutrientes e resíduos, bem como de gases dissolvidos, como mostrado na (Figura)a. Os organismos mais complexos mas que ainda só têm duas camadas de células no seu plano corporal, tais como geleias (Cnidaria) e geleias de pente (Ctenophora) também utilizam a difusão através da sua epiderme e internamente através do compartimento gastrovascular. Tanto os seus tecidos internos como externos são banhados num ambiente aquoso e trocam fluidos por difusão de ambos os lados, como ilustrado em (Figura)b. A troca de fluidos é assistida pela pulsação do corpo da alforreca.
Para organismos mais complexos, a difusão não é eficiente para a ciclagem de gases, nutrientes e resíduos eficazmente através do corpo; por conseguinte, os sistemas circulatórios mais complexos evoluíram. A maioria dos artrópodes e muitos moluscos têm sistemas circulatórios abertos. Num sistema aberto, um coração pulsante alongado empurra a hemolinfa através do corpo e as contracções musculares ajudam a mover fluidos. Os crustáceos maiores e mais complexos, incluindo lagostas, desenvolveram vasos arteriais para empurrar sangue através dos seus corpos, e os moluscos mais activos, como as lulas, desenvolveram um sistema circulatório fechado e são capazes de se mover rapidamente para apanhar presas. Os sistemas circulatórios fechados são uma característica dos vertebrados; no entanto, existem diferenças significativas na estrutura do coração e na circulação do sangue entre os diferentes grupos de vertebrados devido à adaptação durante a evolução e às diferenças anatómicas associadas. (Figura) ilustra os sistemas circulatórios básicos de alguns vertebrados: peixes, anfíbios, répteis, e mamíferos.
Como ilustrado em (Figura)a. Os peixes têm um único circuito para o fluxo sanguíneo e um coração com duas câmaras que tem apenas um único átrio e um único ventrículo. O átrio recolhe o sangue que voltou do corpo e o ventrículo bombeia o sangue para as guelras onde ocorre a troca de gás e o sangue é reoxigenado; a isto chama-se circulação das guelras. O sangue continua então através do resto do corpo antes de voltar ao átrio; a isto chama-se circulação sistémica. Este fluxo unidireccional de sangue produz um gradiente de sangue oxigenado a sangue desoxigenado em torno do circuito sistémico do peixe. O resultado é um limite na quantidade de oxigénio que pode atingir alguns dos órgãos e tecidos do corpo, reduzindo a capacidade metabólica global dos peixes.
Em anfíbios, répteis, aves e mamíferos, o fluxo de sangue é dirigido em dois circuitos: um através dos pulmões e de volta ao coração, que é chamado circulação pulmonar, e o outro através do resto do corpo e dos seus órgãos, incluindo o cérebro (circulação sistémica). Nos anfíbios, a troca gasosa também ocorre através da pele durante a circulação pulmonar e é referida como circulação pulmocutânea.
Como mostrado na (Figura)b, os anfíbios têm um coração com três câmaras que tem dois átrios e um ventrículo em vez do coração de peixe com duas câmaras. Os dois átrios (câmaras cardíacas superiores) recebem sangue dos dois circuitos diferentes (os pulmões e os sistemas), e depois há alguma mistura do sangue no ventrículo do coração (câmara cardíaca inferior), o que reduz a eficácia da oxigenação. A vantagem desta disposição é que a alta pressão nos vasos empurra o sangue para os pulmões e para o corpo. A mistura é mitigada por uma crista dentro do ventrículo que desvia o sangue rico em oxigénio através do sistema circulatório sistémico e o sangue desoxigenado para o circuito pulmocutâneo. Por esta razão, os anfíbios são frequentemente descritos como tendo dupla circulação.
A maioria dos répteis tem também um coração com três câmaras semelhante ao coração anfíbio que direcciona o sangue para os circuitos pulmonar e sistémico, como se mostra na (Figura)c. O ventrículo é dividido mais eficazmente por um septo parcial, o que resulta em menos mistura de sangue oxigenado e desoxigenado. Alguns répteis (jacarés e crocodilos) são os animais mais primitivos a exibirem um coração com quatro câmaras. Os crocodilianos têm um mecanismo circulatório único, em que o coração afasta o sangue dos pulmões em direcção ao estômago e outros órgãos durante longos períodos de submersão, por exemplo, enquanto o animal espera pela presa ou permanece debaixo de água à espera que a presa apodreça. Uma adaptação inclui duas artérias principais que deixam a mesma parte do coração: uma leva sangue para os pulmões e a outra proporciona uma rota alternativa para o estômago e outras partes do corpo. Duas outras adaptações incluem um buraco no coração entre os dois ventrículos, chamado o forame de Panizza, que permite que o sangue se mova de um lado do coração para o outro, e tecido conjuntivo especializado que retarda o fluxo de sangue para os pulmões. Juntas, estas adaptações fizeram dos crocodilos e jacarés um dos grupos animais com maior sucesso evolutivo na terra.
Em mamíferos e aves, o coração é também dividido em quatro câmaras: dois átrios e dois ventrículos, como ilustrado em (Figura)d. O sangue oxigenado é separado do sangue desoxigenado, o que melhora a eficiência da dupla circulação e é provavelmente necessário para o estilo de vida de sangue quente dos mamíferos e aves. O coração de quatro câmaras de pássaros e mamíferos evoluiu independentemente de um coração de três câmaras. A evolução independente do mesmo ou de um traço biológico semelhante é referida como evolução convergente.