أنواع أنظمة الدورة الدموية: مفتوحة مقابل مغلق

يعمل الجهاز الدوري على التحرك دم إلى موقع أو مواقع حيث يمكن أكسجينها وحيث يمكن التخلص من النفايات. ثم يعمل الدوران على جلب الدم المؤكسج حديثًا إلى أنسجة الجسم. مع انتشار الأكسجين والمواد الكيميائية الأخرى خارج خلايا الدم إلى السائل المحيط بخلايا أنسجة الجسم ، تنتشر الفضلات في خلايا الدم ليتم نقلها بعيدًا. يدور الدم من خلال أعضاء مثل الكبد و الكلى حيث تتم إزالة النفايات والعودة إلى رئتين للحصول على جرعة جديدة من الأكسجين. ثم تكرر العملية نفسها. عملية التداول هذه ضرورية لاستمرار الحياة الخلاياوالأنسجة وحتى الكائن الحي بأكمله. قبل أن نتحدث عن قلب، يجب أن نعطي خلفية موجزة عن نوعين واسعين من الدورة الدموية الموجودة في الحيوانات. سوف نناقش أيضًا التعقيد التدريجي للقلب بينما يصعد المرء السلم التطوري.

لا يوجد لدى العديد من اللافقاريات نظام للدورة الدموية على الإطلاق. خلاياهم قريبة بما فيه الكفاية لبيئتهم من أجل الأكسجين والغازات الأخرى والعناصر الغذائية ومنتجات النفايات لتنتشر ببساطة من وإلى خلاياهم. في الحيوانات ذات الطبقات المتعددة من الخلايا ، وخاصة الحيوانات البرية ، لن ينجح ذلك ، حيث أن خلاياها بعيدة جدًا عن البيئة الخارجية للتناضح البسيط و

في الحيوانات العليا ، هناك نوعان أساسيان من أنظمة الدورة الدموية: مفتوحة ومغلقة. المفصليات والرخويات لديها نظام الدورة الدموية المفتوحة. في هذا النوع من النظام ، لا يوجد قلب حقيقي ولا شعيرات دموية كما توجد في البشر. بدلا من القلب هناك الأوعية الدموية تعمل كمضخات لإجبار الدم على طول. بدلاً من الشعيرات الدموية ، تنضم الأوعية الدموية مباشرة مع الجيوب المفتوحة. "الدم" هو في الواقع مزيج من الدم والسوائل الخلالي يسمى "hemolymph" ، يُضطر من الأوعية الدموية إلى جيوب كبيرة ، حيث يغسل الأعضاء الداخلية بالفعل. تتلقى الأوعية الدموية الدم القسري من هذه الجيوب وتعيده إلى أوعية الضخ. يساعد على تخيل دلو مع خرطومين يخرجان منه ، هذه الخراطيم متصلة بمصباح ضغط. عندما يتم عصر المصباح ، فإنه يدفع الماء على طول الدلو. سيقوم أحد الخراطيم بإطلاق الماء في الدلو ، والآخر يمتص الماء من الدلو. وغني عن القول أن هذا نظام غير فعال للغاية. يمكن للحشرات أن تمر بهذا النوع من النظام لأن لديها العديد من الفتحات في أجسامها (الرواسب) التي تسمح "للدم" بالتلامس مع الهواء.

إن نظام الدورة الدموية المغلق لبعض الرخويات وجميع الفقاريات واللافقاريات الأعلى هو نظام أكثر كفاءة. هنا يتم ضخ الدم من خلال نظام مغلق الشرايين, عروقو الشعيرات الدموية. وتحيط الشعيرات الدموية الأعضاء، والتأكد من أن جميع الخلايا لديها فرصة متساوية لتغذية وإزالة منتجاتها من النفايات. ومع ذلك ، حتى أنظمة الدورة الدموية المغلقة تختلف ونحن نتحرك إلى أعلى الشجرة التطورية.

تم العثور على واحدة من أبسط أنواع أنظمة الدورة الدموية المغلقة في المبيدات الحشرية مثل دودة الأرض. تحتوي ديدان الأرض على اثنين من الأوعية الدموية الرئيسية - ظهر وأوعية بطنية - تحملان الدم باتجاه الرأس أو الذيل ، على التوالي. يتم تحريك الدم على طول الوعاء الظهري بواسطة موجات التقلص في جدار الوعاء. تسمى هذه الموجات القابلة للانقباض "التمعج". في المنطقة الأمامية من الدودة ، هناك خمسة أزواج من الأوعية ، والتي نسميها بشكل فضفاض "قلوب" ، والتي تربط الأوعية الظهرية والبطنية. تعمل هذه الأوعية المتصلة كقلوب بدائية وتدفع الدم إلى الوعاء البطني. نظرًا لأن الغطاء الخارجي (ديدان) لدودة الأرض رقيق للغاية ورطب باستمرار ، فهناك فرصة كبيرة لتبادل الغازات ، مما يجعل هذا النظام غير الفعال نسبيًا ممكنًا. هناك أيضا أجهزة خاصة في دودة الأرض لإزالة النفايات النيتروجينية. ومع ذلك ، يمكن أن يتدفق الدم إلى الوراء ، ويكون النظام أكثر كفاءة بقليل من نظام الحشرات المفتوح.

عندما نأتي إلى الفقاريات ، نبدأ في إيجاد كفاءات حقيقية مع النظام المغلق. تمتلك الأسماك أحد أبسط أنواع القلوب الحقيقية. قلب السمكة عبارة عن عضو من غرفتين يتكون من الأذين والبطين. يحتوي القلب على جدران عضلية وصمام بين غرفته. يتم ضخ الدم من القلب إلى الخياشيم ، حيث يتلقى الأكسجين ويتخلص من ثاني أكسيد الكربون. ثم ينتقل الدم إلى أعضاء الجسم ، حيث يتم تبادل العناصر الغذائية والغازات والمخلفات. ومع ذلك ، لا يوجد تقسيم للدورة الدموية بين أعضاء الجهاز التنفسي وبقية الجسم. أي أن الدم ينتقل في دارة تنقل الدم من القلب إلى الخياشيم إلى الأعضاء والعودة إلى القلب لبدء رحلتها الدائرية مرة أخرى.

الضفادع قلوب ذات ثلاث غرف ، تتكون من الأذينين والبطين المفرد. يمر الدم الخارج من البطين إلى الأبهر المتشعب ، حيث يكون للدم فرصة متساوية للسفر عبر دائرة من الأوعية الدموية المؤدية إلى الرئتين أو دائرة تؤدي إلى الأعضاء الأخرى. ينتقل الدم العائد إلى القلب من الرئتين إلى الأذين ، بينما يمر الدم العائد من بقية الجسم إلى الآخر. كلا الأذينين فارغان في البطين المفرد. بينما يضمن هذا أن بعض الدم يمر دائمًا إلى الرئتين ثم يعود إلى القلب ، يختلط الدم المؤكسج وغير المؤكسج في البطين المفرد يعني أن الأعضاء لا تتشبع بالدم الأكسجين. ومع ذلك ، يعمل النظام بشكل جيد بالنسبة لمخلوق بدم بارد مثل الضفدع.

البشر وجميع الثدييات الأخرى ، وكذلك الطيور أربع غرف القلب مع اثنين الأذين و اثنان البطينات. لا يتم خلط الدم غير المؤكسج والأكسجين. تضمن الغرف الأربع الحركة الفعالة والسريعة للدم عالي الأكسجين إلى أعضاء الجسم. هذا يساعد في التنظيم الحراري وحركات العضلات السريعة والمستمرة.