Ewolucja układu krążenia u strunowców

Krew kręgowców składa się z osocza, w którym zawieszone są krwinki czerwone i białe oraz płytki krwi. Osocze stanowi około 55% objętości całej krwi, a pozostałe 45% to elementy morfotyczne. Mimo, że elementy te są cięższe od osocza, wewnątrz organizmu nigdy się nie rozdzielają, ponieważ krew jest stale mieszana. Osocze, inaczej zwane plazmą krwi składa się z wody, w której znajdują się białka, sole i substancje transportowane przez krew (rozpuszczone gazy, substancje odżywcze, zbyteczne produkty metabolizmu, hormony itp.) Osocze pozostaje zawsze w stanie dynamicznej równowagi chemicznej z płynem międzykomórkowym i wewnątrzkomórkowym. Jak wyżej wspomniałem w osoczu zawieszone są krwinki czerwone i białe. Krwinki czerwone, czyli erytrocyty to komórki wyspecjalizowane w transporcie tlenu. U wszystkich kręgowców za wyjątkiem ssaków erytrocyty zawierają jądro komórkowe. U ssaków jądro to jest wypychane z komórki podczas jej rozwoju. Erytrocyty wytwarzane są w czerwonym szpiku kostnym niektórych kości. W trakcie rozwoju wytwarzają znaczne ilości hemoglobiny - czerwonego barwnika oddechowego kręgowców. Krwinki białe, czyli leukocyty są to komórki wyspecjalizowane w obronie organizmu przed drobnoustrojami chorobotwórczymi. Leukocyty posiadają zdolność ruchu oraz przedostawanie się przez ściany naczyń krwionośnych. Jest to bardzo ważne, ponieważ muszą one niszczyć również drobnoustroje poza ukł. krwionośnym. W osoczu większości kręgowców występują jeszcze płytki krwi zwane trombocytami. Trombocyty powstają w szpiku kostnym z fragmentów cytoplazmy oderwanej od magakariocytów. Płytka nie jest kompletną komórką, a jedynie fragmentem cytoplazmy. Trombocyty odgrywają istotną rolę w procesie krzepnięcia krwi, czyli hemostazie.

W układzie krwionośnym kręgowców występują trzy zasadnicze typy naczyń krwionośnych: tętnice, kapilary oraz żyły. Tętnice odprowadzają krew z serca do tkanek. W miarę oddalania się od serca rozgałęziają się w mniejsze naczynia zwane tętniczkami. Tętniczki doprowadzają krew do maleńkich naczyń włosowatych zwanych kapilarami. One właśnie dochodzą do pojedynczych komórek ciała. Następnie kapilary łączą się w coraz większe żyły, które doprowadzają krew z powrotem do serca. Budowa naczyń krwionośnych jest podobna u wszystkich kręgowców. Żyły oraz tętnice mają budowę trójwarstwową, kapilary natomiast jednowarstwową. Taka budowa jest uzasadniona przez spełniane funkcje. Tętnice mają o wiele grubsze ścianki, niż żyły, ponieważ ciśnienie płynącej w niech krwi jest dużo wyższe. Ścianki te uniemożliwiają przedostawanie się przez nie gazów i substancji odżywczych, więc wymiana tych substancji pomiędzy krwią a płynem tkankowym odbywa się wyłącznie przez kapilary, które mają budowę jednowarstwową. Sieć tych naczyń jest tak rozbudowana, że kapilary docierają do prawie każdej komórki ciała. Mięśnie gładkie w ścianach naczyń mogą kurczyć się lub rozszerzać, zmieniając objętość układu krwionośnego. Pomaga to utrzymać odpowiednie ciśnienie krwi.

Serce ryb zbudowane jest z jednej komory i jednego przedsionka. Cienkościenna zatoka żylna zbiera krew powracającą z tkanek i narządów ciała i pompuje ją do przedsionka serca. Skurcz przedsionka powoduje przedostanie się krwi do komory, a skurcz tej ostatniej kieruje krew do elastycznego stożka tętniczego. Wszystkie cztery części serca ryb oddzielone są od siebie zastawkami, które zapobiegają cofaniu się krwi. Ze stożka tętniczego krew przepływa do aorty brzusznej, skąd przedostaje się do skrzeli. Jest to serce typu żylnego, ponieważ pompuje krew odtlenowaną. Ponieważ krew ta musi pokonać opór kapilar skrzelowych zanim dotrze do komórek ciała, ciśnie w całym układzie jest stosunkowo niskie. Tak zbudowany układ pozwala utrzymać jedynie niskie tempo metabolizmu.

Serce płazów z kolei jest już trzyczęściowe. Składa się z dwóch przedsionków i jednej komory. Podobnie jak u ryb zatoka żylna gromadzi krew powracającą z tkanek i narządów i pompuje ją do prawego przedsionka. Krew powracająca z płuc kierowana jest z kolei do lewego przedsionka. Oba przedsionki pompują krew do komory. Krew utlenowana nie miesza się z krwią odtlenowaną, gdyż ta druga opuszcza komorę pierwsza i przepływa przez stożek tętniczy, którego zastawka oddziela oba strumienie krwi. Krew odtlenowana jest kierowana do płuc i skóry, a utlenowana do naczyń tętniczych.

Układ krwionośny ptaków jest bardzo dobrze rozwinięty. Jego budowa jest już bardzo podobna do budowy ukł. krwionośnego ssaków. Stosunkowo duże serce ptaków składa się z zupełnie od siebie oddzielonych dwóch części: lewej i prawej. Każda z tych części z kolei dzieli się na przedsionek i komorę. W prawym przestworze przedsionkowo-komorowym znajduje się pojedyncza zastawka, a w lewym analogiczna zastawka dwudzielna. W układzie tętniczym ptaków zachowuje się prawy łuk aorty (lewy zanika podczas rozwoju embrionalnego), natomiast w układzie żylnym charakterystyczny jest brak zatoki żylnej. Odtlenowana krew z prawego przedsionka przedostaje się do prawej komory, z której płynie tętnicami płucnymi do płuc. Jest to tzw. mały obieg krwi. Utlenowana krew z płuc powraca czterema żyłami płucnymi do lewego przedsionka, następnie przedostaje się do lewej komory, skąd wypływa do obiegu dużego. Układ krwionośny ptaków jest więc dwuobiegowy.

Człowiek, podobnie jak inne ssaki posiada jedno czterodziałowe serce. Jest to silnie umięśniony narząd położony w klatce piersiowej tuż pod mostkiem. Składa się ono z trzech warstw: zewnętrznej - osierdzia, wewnętrznej - wsierdzia oraz położonego między nimi śródsierdzia, zwanego także mięśniem sercowym. W sercu wyróżnia się zasadniczo dwie części: podstawę, zwróconą ku górze i w prawo oraz wierzchołek. Do prawego przedsionka serca uchodzą dwie żyły główne - górna i dolna, które odprowadzają odtlenowaną krew z dużego obiegu. W pobliżu znajduje się również ujście zatoki wieńcowej. W tylną ścianę lewego przedsionka wpadają cztery żyły płucne, doprowadzające krew utlenowaną z płuc. Powyższe naczynia uchodzą do serca otworami pozbawionym zastawek. Inaczej jest z naczyniami odprowadzającymi krew z serca, a są to: pień płucny wychodzący z prawej komory oraz aorta z lewej komory. W obu otworach komorowo-tętniczych znajdują się zastawki półksiężycowate, w prawym otworze komorowo-tętniczym występuje zastawka trójdzielna, a w lewym - dwudzielna. W cyklu pracy serca człowieka można wyróżnić trzy fazy następujące po sobie: skurcz przedsionków, skurcz komór oraz odpoczynek. Podczas skurczu przedsionków otwierają się zastawki przedsionkowo-komorowe i krew przelewa się do komór. Następna faza - skurcz komór powoduje zamknięcie się zastawek przedsionkowo-komorowych pod wpływem ciśnienia krwi, a otwarcie zastawek półksiężycowatych. Krew zostaje wtłoczona do tętnic. Ostatnią fazą jest odpoczynek, podczas którego następuje swobodne wlewanie krwi do przedsionków i komór serca. Obie komory mają taką samą objętość (ok. 40 ml), ale wytwarzane podczas skurczu ciśnienia są odmienne. W prawej cienkościennej komorze ciśnienie krwi jest mniejsze, niż w lewej, której ściany są dużo grubsze. Większe ciśnienie w lewej komorze jest konieczne, ponieważ krew musi pokonać bardzo duży opór dużego obiegu. W sercu człowieka znajduje się również układ rozrusznikowo-przewodzący. Podstawową jednostką budulcową układu jest włókno Purkinjego, które posiada zdolność do samoistnej okresowej depolaryzacji. Cały układ składa się z węzła zatokowo-przedsionkowego, węzła przedsionkowo-komorowego oraz pęczka Hisa. W węzłach powstają impulsy pobudzające serce, a zadaniem pęczka Hisa jest ich przewodzenie. Mimo, iż ten układ może działać całkiem samodzielnie, całość pracy serca jest kontrolowana przez ośrodki umieszczone w rdzeniu przedłużonym. Zapotrzebowanie tlenowe serca jest zaspokajane przez osobny układ naczyń krwionośnych zwany krążeniem wieńcowym.