循環系の種類

循環系は、 栄養素、ガス、代謝廃棄物を体全体に輸送することに特化しています。それは 動物 によって大きく異なり、特にその形成、組織、複雑さに関して異なります。

海綿動物やワムシなどの単純な海洋生物はすべて循環系を持っていません。これらの動物には本当の組織や器官はなく、その体は単に数層の細胞で構成されています。したがって、海の水の流れは、排泄物を運び去ることに加えて、 拡散 によって細胞に 酸素 と栄養素を与え、細胞を灌漑するのに十分です。拡散は、濃度勾配に基づいて細胞レベルで発生する物理プロセスです。このようにして、分子はより濃度の高い媒体からより濃度の低い媒体に移動し、動的平衡に達します。海綿動物 門 （海綿動物門）、刺胞動物 門 （ヒドラ、クラゲ、 サンゴ 、イソギンチャク）、有櫛動物門（ クラゲ ）はこの種の動物の代表であり、単純な身体設計を持ち、物質の流れのおかげで特別な物質循環システムがなくても生存できます。細胞を潤す外部の水。

他のグループの動物は体がより複雑で、体内でガスや栄養素を輸送する異なる方法を持っています。 プラナリア に代表される 扁形動物 門（扁形動物）は、分化した循環系を持っていません。 発生学 では、これらの動物は無体腔動物です。つまり、体内に空洞がなく、表皮と胃腸系の間に充填マトリックスを形成する中胚葉細胞のみが存在します。このマトリックスは 実質 であり、食物から吸収された栄養素の体全体への拡散を促進する組織です。多細胞動物の身体計画がより複雑になるにつれて、特定の組織の形成をサポートする体腔の出現には、すべての細胞に均等に栄養を与える循環系の形成が必要になります。

円筒形の線虫で構成される 線 虫門は、組織間の栄養素とガスの流れを担う細胞外液で満たされた一連の空洞である体偽体腔を持っています。体腔の出現は、循環系の形成における進化のマイルストーンです。この体腔は、循環を通じて灌漑され、臓器やシステムの発達を可能にします。動物は現在、いくつかの特徴的な循環液と、これらの体液を体全体に送り出す役割を担う器官である心臓を備えています。

動物の循環系は開放系と閉鎖系に分類されます。 開放循環系は、 昆虫 、 甲殻類 、非頭足類軟体動物などの 無脊椎動物 に発生します。これらの生物では、 体腔は 脊椎動物 とは異なる胚起源を持ち、中胚葉細胞の塊の移動によって形成されます。開放系では、液体が 1 つまたは複数の心臓から臓器を浸す体腔 (血腔と呼ばれる) に送り込まれます。血液液と細胞外液が混合したものを「血液」といい、「血リンパ」といいます。体の動きにより血リンパがあらゆる方向に移動し、すべての組織に栄養を与えます。口と呼ばれる心臓の開口部により、血リンパが心臓に戻り、心臓は同期してリズミカルに鼓動します。血腔には関連する平滑筋がないため、血リンパの流れは遅く低圧であり、これが甲殻類やナメクジのゆっくりとした動きの説明になります。しかし、昆虫の血リンパは酸素を輸送せず、栄養素と 代謝 廃棄物のみを輸送するため、昆虫は素早く動くことで高い代謝率を維持することができます。昆虫の気管呼吸器系は、体中の微細な管を介してすべての組織に効果的に酸素を供給します。 ロブスター などの体の大きな無脊椎動物では、体の末端まで血リンパを運ぶ 動脈 に似た血管が見られます。血リンパには、動物グループに応じて、酸素の輸送を担う一連の色素が含まれている場合があります。たとえば、 節足動物 や軟体動物には、ヘモグロビンとは異なり、構造中に銅原子を含む青みがかった色素であるヘモシアニンが見られます。

棘皮動物門 は、 ナマコ 、 ヒトデ 、ウニで構成され、循環系という点では動物界の例外です。体腔生物であるにもかかわらず、分化した循環系を持っていません。栄養素と排泄物の輸送は 、膨大部または水血管系を 介して行われ、そこでは中央の円形チャネルが、体の組織と直接接触する膨大部を有する放射状チャネルに接続されます。このシステムは、体の動きや環境の感覚的認識を支援する役割も担っています。

閉鎖循環系 を持つ動物は、体液を血管から出ることなく輸送する役割を担う血管を持っています。この場合、流れはより大きな圧力と速度で、周期的に一方向に (心臓から身体へ、そして心臓に戻る) 発生します。このタイプの循環系は、 環形動物 、 頭足類の 軟体動物 （イカとタコ）、および脊椎動物に見られ、胚のひだから体腔が形成され、真の体腔が形成されます。血管には、栄養素とガスの通過を可能にする薄い内皮があります。さらに、その壁には弾性組織と筋肉があり、内部の液体の継続的な動きに貢献しています。 環形門は、 動物の体に沿って一連の「心臓」または平行な大動脈弓を示す点で他の門と異なります。各メタマー、つまり体のサブユニットには、これらのアーチの 1 つがあります。血液の動きは蠕動運動で起こり、これもミミズなどの生物の動きの特徴です。あなたの血液には ヘモグロビン の代わりにヘモエリトリンが含まれています。この血液色素にも O ₂ 捕捉剤として構造中に 鉄 原子が含まれていますが (赤みがかった色を与えます)、その効率はヘモグロビンよりも劣ります。

脊椎動物では、 閉鎖循環系は単純である場合もあれば二重である場合もあります 。

たとえば、 魚 では、血液は単一の単純な回路を通って流れ、心臓が酸素の少ない血液をえらに送り出し、そこで血液は再酸素化され、体に栄養を与えるために方向転換され、心臓に戻ります。魚の心臓は心房と心室のみで構成されているため、魚の心臓の解剖学的構造はこの単純な循環回路に貢献しています。

心臓に 4 つの異なる空洞 (右心房と左心房、直心室と左心室) がある 鳥類 、ワニ類、爬虫類、哺乳類では、肺循環と全身循環の 2 つの循環回路があります。 1 つ目は、静脈と呼ばれる体から​​の血液 (O ₂ が少ない) で、右心房から入り、右心室を通過し、肺動脈を通って 肺 に送られます。 肺胞の毛細血管では、 ガス交換が起こり、CO ₂ が放出され、 酸素 が捕捉されます。第 2 の血液回路は、O ₂ に富むこの血液 (または動脈) が肺静脈を通って左心房に戻るときに始まります。血液は左心室に送られ、大動脈と太い動脈を通って全身に送り出されます。これは体内のすべての細胞に栄養と酸素を供給する流れであり、この回路が全身と呼ばれる理由です。

両生類 とワニ以外の爬虫類の場合、心臓には 3 つの空洞があります: 1 つの心室と 2 つの心房です。このように、静脈血と動脈血が混合し、その結果、これらの動物の呼吸効率と身体能力が低下します。ただし、ワニ以外の 爬虫類は 心室の内側に隔壁があり、この混合物が大幅に減少することを強調することが重要です。

すべての脊椎動物は、心臓、静脈、動脈、毛細血管で構成される循環系を持っています。 心臓は 中心臓器であり、リズミカルに血液を送り出す役割を果たします。静脈と動脈は最大の血管であり、その構成と機能は互いに異なります。静脈はより弾力性がありますが、動脈はその壁に関連する筋肉組織がより多くなっています。さらに、静脈は酸素に乏しく代謝老廃物が豊富な静脈血を運びますが、動脈は _酸素 と栄養素が豊富な動脈血を運びます。通常、動脈はより高い速度と圧力の下でも内部の流れを維持します。最後に、毛細管は最小口径の血管であり、ガスと物質の効果的な交換を担当します。これらはすべての組織や器官に存在し、体の最も表層の組織である皮膚に豊富に潤いを与えます。

脊椎動物の血液は、 血漿 ( タンパク質 、 グルコース 、 脂質 、凝固因子、電解質、 ホルモンを 含む液体部分) と白系 ( 免疫系 ) および赤系の血球で構成されています。赤血球は、鉄を含み血液を赤色に着色する 分子で ある ヘモグロビン の存在のおかげで酸素を輸送します。魚類、両生類、鳥類、爬虫類、一部の哺乳類（ ラクダ など）の赤血球は有核であり、遺伝物質を持っています。この場合、これらの細胞は、無 核 で 骨髄 細胞の分裂に由来するヒトや他の 哺乳動物の 赤血球とは異なり、有糸分裂によって分裂することができます。有核赤血球の利点は、嫌気性代謝を利用して ATP を生成するため、有核 赤血球 よりも効率的にガスを輸送できることにあります。

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