Herz-Kreislauf-System: Herz und Gefäße von Säugetieren, Vögeln, Fischen und Amphibien

Im Laufe der Geschichte haben die Menschen geglaubt, dass das Herz eine lebenswichtige Rolle im Körper spielt. Die Alten glaubten, es sei der Sitz des Geistes, das Zentrum des Glücks und die Kontrolle über die Emotionen und den Intellekt. Auch heute stellen wir das Herz an die Wurzel unserer Gefühle, wenn wir davon sprechen, dass wir im Herzen untröstlich oder mutig sind. Es ist wahr, dass das Herz eine wesentliche, lebenspendende Rolle im Körper eines Tieres spielt, aber das Geheimnis, welche Funktion es tatsächlich erfüllt, wurde gelöst. Das Herz ist die Pumpe, die das Herz-Kreislauf-System antreibt.

Funktion des Herz-Kreislauf-Systems

Durch die Zirkulation von Blut durch den Körper dient das kardiovaskuläre System dazu, die Gewebe mit Sauerstoff und Nährstoffen zu versorgen, während Kohlendioxid und andere Stoffwechselabfälle entfernt werden. Wenn sauerstoffreiches Blut aus dem Herzen zu den Geweben des Körpers fließt, bewegen sich Sauerstoff und andere Chemikalien aus dem Blut und in die Flüssigkeit, die die Zellen des Körpergewebes umgibt. Abfallprodukte und Kohlendioxid gelangen in das Blut, das mitgerissen wird. Wenn Blut durch Organe wie Leber und Nieren zirkuliert, werden einige dieser Abfallprodukte entfernt. Das Blut kehrt dann zu den Lungen zurück (oder Kiemen, im Fall von Fischen), erhält eine frische Dosis Sauerstoff und gibt Kohlendioxid ab. Dann wiederholt sich der Zyklus. Dieser Zirkulationsprozess ist notwendig für das Weiterleben der Zellen, Gewebe und letztendlich des gesamten Organismus. Auf und ab der Evolutionsleiter gibt es verschiedene Formen von kardiovaskulären Systemen mit unterschiedlichen Effizienzniveaus, aber sie alle erfüllen dieselbe grundlegende Funktion.

Säugetier Anatomie und Physiologie

Die Herz-Kreislauf-Systeme von Säugetieren, Vögeln, Amphibien, Reptilien und Fischen sind alle leicht unterschiedlich. Das Folgende ist eine Übersicht über die Hauptbestandteile des Säugetiersystems Herz und Blutgefäße. Eine Diskussion der anderen Systeme wird folgen.

Herz

Das Herz besteht aus Herzmuskel, der sich leicht von den Skelett- und glatten Muskeln unterscheidet, die an anderer Stelle im Körper gefunden werden. Dieser spezielle Muskeltyp passt die Geschwindigkeit der Muskelkontraktion an, so dass das Herz einen regelmäßigen Pumprhythmus beibehalten kann. Die Hauptteile des Herzens sind die Kammern, die Ventile und die elektrischen Knoten.

Herzkammern:

Es gibt zwei verschiedene Arten von Herzkammern. Der erste ist das Atrium (Plural ist Atria), das Blut empfängt, das durch die Venen zum Herzen zurückkehrt. Der rechte Vorhof pumpt Blut in den rechten Ventrikel und der linke Vorhof pumpt Blut in den linken Ventrikel. Dieses Blut wird dann aus dem Atrium in die zweite Kammer, den Ventrikel, gepumpt. Die Ventrikel sind viel größer als die Vorhöfe und ihre dicken, muskulösen Wände werden verwendet, um das Blut vom Herzen zum Körper und den Lungen (oder Kiemen) zu pumpen. Siehe Abbildung unten.

Ventile:

Die Herzklappen befinden sich zwischen den Vorhöfen und Ventrikeln und auch zwischen den Ventrikeln und den Hauptarterien. Diese Ventile werden durch Druckänderungen innerhalb der Kammern geöffnet und geschlossen und dienen als Barriere, um den Rückfluss von Blut zu verhindern. Die charakteristischen "lub-dub, lub-dub" Herztöne, die durch ein Stethoskop zu hören sind, sind das Ergebnis von Vibrationen, die durch das Schließen der jeweiligen Ventile verursacht werden.

Elektrische Knoten:

Es gibt zwei verschiedene elektrische Knoten oder Gruppen von spezialisierten Zellen, die sich im Herzgewebe befinden. Der erste ist der Sinusknoten (SA-Knoten), der üblicherweise als Schrittmacher bezeichnet wird. Der Herzschrittmacher ist in die Wand des rechten Atriums eingebettet. Dieser kleine Gewebsabschnitt erfährt eine rhythmische Erregung und der Impuls breitet sich schnell in den Vorhöfen aus, was eine Muskelkontraktion und das Pumpen von Blut von den Vorhöfen zu den Ventrikeln bewirkt. Der andere Knoten, der atrioventrikuläre (AV-) Knoten, leitet den Impuls des SA-Knotens zu den Ventrikeln weiter. Es verzögert den Impuls, zu verhindern, dass sich die Ventrikel gleichzeitig mit den Vorhöfen zusammenziehen, und gibt ihnen Zeit, sich mit Blut zu füllen. Der Zyklus der Kontraktion des Herzmuskels wird als Herzschlag bezeichnet, dessen Rate zwischen den Organismen stark variiert. Die folgende Tabelle zeigt die durchschnittlichen Herzfrequenzen einiger gewöhnlicher Säugetiere.

Herzfrequenzvergleich (Schläge / Minute)

OrganismusDurchschnittsrateNormalbereich
Mensch7058 - 104
Katze120110 - 140
Kuh6560 - 70
Hund115100 - 130
Meerschweinchen280260 - 400
Hamster450300 - 600
Pferd4423 - 70
Hase205123 - 304
Ratte328261 - 600

Schiffe

Ein Gefäß ist eine hohle Röhre für den Transport von etwas, wie ein Gartenschlauch, der Wasser transportiert. Ein Blutgefäß ist eine hohle Röhre zum Transportieren von Blut. Es gibt drei Haupttypen von Blutgefäßen:

  • Arterien

  • Kapillaren

  • Venen

Diese Hauptblutgefäße dienen dazu, Blut durch den gesamten Körper zu transportieren und Sauerstoff und Nährstoffe für Kohlendioxid und Abfälle auszutauschen.

Das Arterien Blut vom Herzen wegtragen und durch das Pumpen des Herzens unter Hochdruck stehen. Um ihre Struktur unter diesem Druck zu erhalten, haben sie dicke, elastische Wände, um Dehnung und Rückstoß zu ermöglichen. Die große Lungenarterie transportiert sauerstoffarmes Blut von den rechten Ventrikeln in die Lunge, wo es Kohlendioxid abgibt und Sauerstoff aufnimmt. Die Aorta ist die größte Arterie. Es trägt sauerstoffreiches Blut vom linken Ventrikel zum Körper. Die Arterien verzweigen und führen schließlich zu Kapillarbetten.

Das Kapillaren bilden ein Netzwerk von winzigen Gefäßen mit extrem dünnen, hochdurchlässigen Wänden. Sie sind in allen Hauptgeweben des Körpers vorhanden und funktionieren beim Austausch von Gasen, Nährstoffen und Flüssigkeiten zwischen Blut, Körpergewebe und Alveolen der Lunge.

Säugetier-Herz-Außenansicht

Innere Ansicht des Säugetier-Herzens

Auf der gegenüberliegenden Seite der Kapillarbetten verschmelzen die Kapillaren Venen, die das Blut zurück zum Herzen bringen. Die Venen stehen unter viel weniger Druck als die Arterien und haben daher viel dünnere Wände.Die Venen enthalten auch Einwegventile, um zu verhindern, dass das Blut bei fehlendem Druck in die falsche Richtung fließt. Die Lungenvene gibt sauerstoffreiches Blut aus den Lungen in den linken Vorhof zurück. Die Vena Cava führt Blut aus dem Körper in den rechten Vorhof. Das Blut, das zum Herzen zurückgeleitet wird, wird dann durch das kardiovaskuläre System recycelt.

Vergleichende anatomie

Säugetiere und Vögel

Säugetier- und Vogelherzen haben vier Kammern, zwei Vorhöfe und zwei Ventrikel. Dies ist das effizienteste System, da sauerstoffarmes und sauerstoffarmes Blut nicht gemischt wird. Der rechte Vorhof erhält sauerstoffarmes Blut vom Körper sowohl durch die untere als auch obere Vena Cava. Das Blut gelangt dann in den rechten Ventrikel, um durch die Lungenarterien zu den Lungen gepumpt zu werden, wo es mit Sauerstoff angereichert wird. Über die Lungenvenen gelangt es wieder in das linke Atrium, dieses sauerstoffreiche Blut wird dann in die linke Herzkammer geleitet und durch die Aorta in den Rest des Körpers gepumpt. Die Aorta ist die größte Arterie und hat ein enormes Maß an Dehnbarkeit und Elastizität, um dem Druck zu widerstehen, der durch den Pumpventrikel entsteht. Das Herz mit vier Kammern sorgt dafür, dass das Gewebe des Körpers mit sauerstoffgesättigtem Blut versorgt wird, um eine anhaltende Muskelbewegung zu ermöglichen. Außerdem ermöglicht die größere Sauerstoffversorgung diesen Warmblütern eine Thermoregulation (Aufrechterhaltung der Körpertemperatur).

Amphibian Heart externe Ansicht

Innenansicht des Amphibienherzens

Amphibien und Reptilien

Amphibien und Reptilien dagegen haben ein dreikammeriges Herz. Das dreikammerige Herz besteht aus zwei Vorhöfen und einem Ventrikel. (Man sagt manchmal, dass das Krokodil ein Herz mit vier Kammern hat. Die Trennung der Ventrikel ist jedoch nicht vollständig, weil ein Loch im Septum (Wand) verbleibt, das die beiden Kammern trennt.) Blut, das den Ventrikel verlässt, geht in einen von zwei Schiffe. Es verläuft entweder durch die Lungenarterien, die zu den Lungen führen, oder durch eine gegabelte Aorta, die zum Rest des Körpers führt. Sauerstoffhaltiges Blut, das von den Lungen durch die Lungenvene zum Herzen zurückkehrt, gelangt in den linken Vorhof, während sauerstoffarmes Blut, das durch den Sinus venosus aus dem Körper zurückkehrt, in den rechten Vorhof gelangt. Beide Atrien entleeren sich in den einzelnen Ventrikel und vermischen das sauerstoffreiche Blut, das aus den Lungen kommt, mit dem sauerstoffarmen Blut aus den Körpergeweben. Während dieses System sicherstellt, dass etwas Blut immer zu den Lungen und dann zurück zum Herzen gelangt, bedeutet das Mischen von Blut in dem einzelnen Ventrikel, dass die Organe nicht mit Sauerstoff gesättigt werden. Dies ist nicht so effizient wie ein Vier-Kammer-System, das die beiden Kreisläufe getrennt hält, aber es ist ausreichend für diese kaltblütigen Organismen.

Die Herzfrequenz von Amphibien und Reptilien hängt stark von der Temperatur ab. Zum Beispiel gibt die folgende Tabelle die ungefähre Herzfrequenz eines Krokodils bei den angegebenen Temperaturen an. Beachten Sie, dass je höher die Temperatur ist, desto schneller das Herz schlägt.

Temperatur (Celsius)Durchschnittsrate (Schläge / Minute)
10 C1 - 8
18 C15 - 20
28 C24 - 40
> 40 CIrreversible Herzschäden

Fisch Herz Außenansicht

Fisch Herz Innenansicht

Fisch

Fische besitzen den einfachsten Typ eines echten Herzens, ein zweikammeriges Organ, das aus einem Atrium und einem Ventrikel besteht. Ein rudimentäres Ventil befindet sich zwischen den beiden Kammern. Blut wird von der Ventrikel durch den Conus arteriosus zu den Kiemen gepumpt. Der Conus arteriosus ist wie die Aorta bei anderen Arten. An den Kiemen erhält das Blut Sauerstoff und Kohlendioxid. Das Blut wandert dann zu den Organen des Körpers, wo Nährstoffe, Gase und Abfälle ausgetauscht werden. Es gibt keine Aufteilung der Zirkulation zwischen den Kiemen und dem Körper. Das heißt, das Blut wandert vom Herzen zu den Kiemen und dann direkt zum Körper, bevor es durch den Sinus venosus in das Atrium zurückkehrt, um wieder zirkuliert zu werden. Die Herzfrequenz von Fischen liegt in einem weiten Bereich von 60 bis 240 Schlägen pro Minute, abhängig von der Art und der Wassertemperatur. Die Herzfrequenz des Fisches wird bei niedrigeren Temperaturen langsamer sein.

Fazit

Das Herz-Kreislauf-System der Tiere besteht aus Herz und Blutgefäßen. Es ist dafür verantwortlich, jede Zelle des Körpers mit Sauerstoff und Nährstoffen zu versorgen, während sie Abfallprodukte entfernt.

Artikel von: Veterinary & Aquatic Services Department, Drs. Foster & Smith

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