Per organismi più complessi, la diffusione non è efficiente per il riciclaggio di gas, sostanze nutritive e rifiuti in modo efficace attraverso il corpo; pertanto, sistemi circolatori più complessi si sono evoluti. La maggior parte degli artropodi e molti molluschi hanno sistemi circolatori aperti. In un sistema aperto, un cuore pulsante allungato spinge l’emolinfa attraverso il corpo e le contrazioni muscolari aiutano a spostare i liquidi., I crostacei più grandi e complessi, comprese le aragoste, hanno sviluppato vasi arteriosi per spingere il sangue attraverso i loro corpi, ei molluschi più attivi, come i calamari, hanno sviluppato un sistema circolatorio chiuso e sono in grado di muoversi rapidamente per catturare le prede. I sistemi circolatori chiusi sono una caratteristica dei vertebrati; tuttavia, ci sono differenze significative nella struttura del cuore e nella circolazione del sangue tra i diversi gruppi di vertebrati a causa dell’adattamento durante l’evoluzione e delle differenze associate nell’anatomia. Figura 21.,4 illustra i sistemi circolatori di base di alcuni vertebrati: pesci, anfibi, rettili e mammiferi.
Come illustrato nella Figura 21.4 un pesce ha un singolo circuito per il flusso sanguigno e un cuore a due camere che ha solo un singolo atrio e un singolo ventricolo. L’atrio raccoglie il sangue che è tornato dal corpo e il ventricolo pompa il sangue alle branchie dove avviene lo scambio di gas e il sangue viene ri-ossigenato; questo è chiamato circolazione branchiale. Il sangue continua poi attraverso il resto del corpo prima di arrivare all’atrio; questo è chiamato circolazione sistemica., Questo flusso unidirezionale di sangue produce un gradiente di sangue ossigenato a deossigenato attorno al circuito sistemico del pesce. Il risultato è un limite nella quantità di ossigeno che può raggiungere alcuni organi e tessuti del corpo, riducendo la capacità metabolica complessiva del pesce.
In anfibi, rettili, uccelli e mammiferi, il flusso sanguigno è diretto in due circuiti: uno attraverso i polmoni e di nuovo al cuore, che è chiamato circolazione polmonare, e l’altro in tutto il resto del corpo e dei suoi organi compreso il cervello (circolazione sistemica)., Negli anfibi, lo scambio di gas avviene anche attraverso la pelle durante la circolazione polmonare e viene indicato come circolazione pulmocutanea.
Come mostrato nella Figura 21.4 b, gli anfibi hanno un cuore a tre camere che ha due atri e un ventricolo piuttosto che il cuore a due camere di pesce. I due atri (camere cardiache superiori) ricevono sangue dai due diversi circuiti (i polmoni e i sistemi), e poi c’è una certa miscelazione del sangue nel ventricolo del cuore (camera cardiaca inferiore), che riduce l’efficienza dell’ossigenazione., Il vantaggio di questa disposizione è che l’alta pressione nei vasi spinge il sangue ai polmoni e al corpo. La miscelazione è mitigata da una cresta all’interno del ventricolo che devia il sangue ricco di ossigeno attraverso il sistema circolatorio sistemico e il sangue deossigenato al circuito pulmocutaneo. Per questo motivo, gli anfibi sono spesso descritti come aventi doppia circolazione.
La maggior parte dei rettili ha anche un cuore a tre camere simile al cuore anfibio che dirige il sangue verso i circuiti polmonari e sistemici, come mostrato nella Figura 21.4 c., Il ventricolo è diviso in modo più efficace da un setto parziale, che si traduce in una minore miscelazione di sangue ossigenato e deossigenato. Alcuni rettili (alligatori e coccodrilli) sono gli animali più primitivi per esibire un cuore a quattro camere. I coccodrilli hanno un meccanismo circolatorio unico in cui il cuore devia il sangue dai polmoni verso lo stomaco e altri organi durante lunghi periodi di immersione, ad esempio, mentre l’animale aspetta la preda o rimane sott’acqua aspettando che la preda marcisca., Un adattamento include due arterie principali che lasciano la stessa parte del cuore: una porta il sangue ai polmoni e l’altra fornisce un percorso alternativo allo stomaco e ad altre parti del corpo. Altri due adattamenti includono un foro nel cuore tra i due ventricoli, chiamato il forame di Panizza, che permette al sangue di muoversi da un lato del cuore all’altro, e tessuto connettivo specializzato che rallenta il flusso di sangue ai polmoni. Insieme questi adattamenti hanno reso coccodrilli e alligatori uno dei gruppi animali evolutivamente più riusciti sulla terra.,
Nei mammiferi e negli uccelli, il cuore è anche diviso in quattro camere: due atri e due ventricoli, come illustrato nella Figura 21.4 d. Il sangue ossigenato è separato dal sangue deossigenato, che migliora l’efficienza della doppia circolazione ed è probabilmente richiesto per lo stile di vita a sangue caldo di mammiferi e uccelli. Il cuore a quattro camere di uccelli e mammiferi si è evoluto indipendentemente da un cuore a tre camere. L’evoluzione indipendente dello stesso o di un tratto biologico simile è indicata come evoluzione convergente.,
Sommario
Nella maggior parte degli animali, il sistema circolatorio viene utilizzato per trasportare il sangue attraverso il corpo. Alcuni animali primitivi usano la diffusione per lo scambio di acqua, sostanze nutritive e gas. Tuttavia, gli organismi complessi utilizzano il sistema circolatorio per trasportare gas, sostanze nutritive e rifiuti attraverso il corpo. I sistemi circolatori possono essere aperti (mescolati con il liquido interstiziale) o chiusi (separati dal liquido interstiziale)., I sistemi circolatori chiusi sono una caratteristica dei vertebrati; tuttavia, ci sono differenze significative nella struttura del cuore e nella circolazione del sangue tra i diversi gruppi di vertebrati a causa di adattamenti durante l’evoluzione e differenze associate nell’anatomia. I pesci hanno un cuore a due camere con circolazione unidirezionale. Gli anfibi hanno un cuore a tre camere, che ha una certa miscelazione del sangue, e hanno una doppia circolazione. La maggior parte dei rettili non aviari hanno un cuore a tre camere, ma hanno poca miscelazione del sangue; hanno doppia circolazione., Mammiferi e uccelli hanno un cuore a quattro camere senza miscelazione del sangue e doppia circolazione.