HOOFDSTUK 43: DIERLIJK TRANSPORTSYSTEEM
Een nettobeweging door diffusie (van hoge naar lage concentratie) is erg traag voor afstanden van meer dan een paar mm.
De netto beweging door diffusie is alleen snel over zeer kleine afstanden. Natuurlijke selectie heeft geresulteerd in twee
basisaanpassingen die een effectieve uitwisseling van alle cellen van een dier mogelijk maken. Een aanpassing is een
eenvoudig lichaamsplan dat veel cellen in direct contact met de omgeving plaatst. Zo kunnen er rechtstreeks materialen
worden uitgewisseld met het omringende medium. Zo’n lichaamsplan is kenmerkend voor ongewervelde dieren. Er is ook
een alternatieve aanpassing: een bloedsomloop. Dergelijke systemen verplaatsen vloeistof tussen de onmiddellijke
omgeving van elke cel en de lichaamsweefsels. Als gevolg hiervan vinden uitwisseling met de omgeving en uitwisseling met
lichaamsweefsels beide over zeer korte afstanden plaats.
Gastrovasculaire holte
In kwallen, bijvoorbeeld, functioneert een centrale gastrovasculaire holte (=cavity) bij de verdeling van stoffen door het
lichaam en bij de spijsvertering. Een opening aan één uiteinde verbindt de holte met het omringende water (zie figuur
43.2). Bij dieren met een gastrovasculaire holte baadt vloeistof zowel in de binnenste als de buitenste weefsellagen,
waardoor de uitwisseling van gassen en celafval wordt vergemakkelijkt. Alleen de cellen in de holte hebben directe toegang
tot voedingsstoffen die vrijkomen bij de spijsvertering. Omdat de lichaamswand slechts twee cellen dik is, hoeven
voedingsstoffen slechts over een korte afstand te worden verspreid. Een plat lichaam optimaliseert de uitwisseling door het
oppervlak te vergroten en de diffusieafstanden te minimaliseren.
Open- en gesloten bloedsomloop
Een bloedsomloop heeft drie basiscomponenten: een bloedsomloopvloeistof, een reeks onderling verbonden bloedvaten
en een spierpomp, het hart. Het hart stimuleert de bloedsomloop door metabole energie te gebruiken om de
hydrostatische druk van de bloedsomloopvloeistof te verhogen, de druk die de vloeistof uitoefent op omliggende
bloedvaten. De vloeistof stroomt vervolgens door de bloedvaten en terug naar het hart. De bloedsomloop verbindt de
waterige omgeving van de lichaamscellen met de organen die gassen uitwisselen, voedingsstoffen opnemen en afvalstoffen
afvoeren.
De bloedsomloop is open of gesloten. In een open bloedsomloop is de bloedsomloopvloeistof, hemolymfe genaamd, ook
de interstitiële vloeistof (vloeistof tussen cellen). Bij een open bloedsomloop kan het bloed in delen van het lichaam vrij
door het lichaamsweefsel vloeien. Dit komt voor bij geleedpotigen.
Samentrekking van het hart pompt de hemolymfe door de bloedvaten in onderling verbonden sinussen, ruimtes rondom
de organen (zie figuur 43.3a). In de sinussen wisselen de hemolymfe en lichaamscellen gassen en andere chemicaliën uit.
Ontspanning van het hart trekt hemolymfe terug naar binnen via poriën, die kleppen hebben die sluiten wanneer het hart
samentrekt.
In een gesloten bloedsomloop is een bloedsomloopvloeistof, bloed genaamd, beperkt tot bloedvaten en verschilt van de
interstitiële vloeistof (zie figuur 43.3b). Een of meer harten pompen bloed in grote bloedvaten die zich vertakken in kleinere
die de weefsels en organen infiltreren. Chemische uitwisseling vindt plaats tussen het bloed en de interstitiële vloeistof,
evenals tussen de interstitale vloeistof en lichaamscellen. De lagere hydrostatische druk die typisch geassocieerd wordt met
een open bloedsomloop, stelt hen in staat om minder energie te gebruiken dan gesloten systemen. De voordelen van een
gesloten bloedsomloop zijn onder meer een bloeddruk die hoog genoeg is om de effectieve afgifte van o2 en
voedingsstoffen bij grotere en actievere dieren mogelijk te maken.
Organisatie van de bloedsomloop van gewervelden
De term cardiovasculair systeem wordt gebruikt om het hart en de bloedvaten bij gewervelde dieren (vetebrates)te
beschrijven. Slagaders (arterie), aders (venen) en haarvaten (capillairen) zijn de drie belangrijkste soorten bloedvaten.
Slagaders transporteren bloed van het hart naar organen door het hele lichaam. Binnen organen vertakken slagaders zich in
arteriolen. Deze kleine vaten transporteren bloed naar haarvaten, vaten met zeer dunne, poreuze wanden. Netwerken van
haarvaten, capillaire bedden genaamd, infiltreren weefsel en passeren binnen enkele celdiameters van elke cel in het
lichaam. Over de dunne wanden van haarvaten worden opgeloste gassen en andere chemicaliën uitgewisseld door diffusie
tussen het bloed en de interstitiële vloeistof rond de weefselcellen. Aan hun `` stroomafwaartse '' uiteinde komen
haarvaten samen in venulen en venulen komen samen in aderen, de vaten die het bloed terug naar het hart voeren.
Merk op dat slagaders en aders zich onderscheiden door de richting waarin ze bloed vervoeren, niet door het O2-gehalte.
Slagaders voeren bloed weg van het hart naar haarvaten, en aders voeren bloed terug naar het hart vanuit haarvaten. De
enige uitzonderingen zijn de poortaders, die bloed tussen paren capillaire bedden transporteren. De kamers die bloed
, ontvangen dat het hart binnenkomt, worden atria (boezems) genoemd. De kamers die verantwoordelijk zijn voor het
pompen van bloed uit het hart, worden ventrikels (kamers) genoemd.
Enkele bloedsomloop (43.4a)
Dieren met een enkele bloedsomloop, zoals haaien, hebben een hart dat uit twee kamers bestaat: een atrium en een
ventrikel. Bloed dat het hart binnenkomt, verzamelt zich in het atrium voordat het naar het ventrikel wordt overgebracht.
Contractie van het ventrikel pompt bloed naar capillair bed in de kieuwen, waar een netto diffusie van O2 in het bloed en
CO2 uit het bloed plaatsvindt. Terwijl het bloed de kieuwen verlaat, komen de haarvaten samen in een vat dat zuurstofrijk
bloed naar haarvaten door het hele lichaam transporteert. Na gasuitwisseling in de capillaire bedden komt bloed de aderen
binnen en keert terug naar het hart. In enkelvoudige circulatie passeert bloed dat het hart verlaat door twee capillaire
bedden voordat het terugkeert naar het hart. Wanneer bloed door een capillair bed stroomt, daalt de bloeddruk
aanzienlijk.
Dubbele circulatie (amfibieën, reptielen en zoogdieren: figuur 43.4b en 43.4c).
Bij dieren met dubbele circulatie zijn de pompen voor de twee circuits gecombineerd tot een enkel orgaan, het hart. In het
ene circuit pompt de rechterkant van het hart zuurstofarm bloed naar de capillaire bedden van de gasuitwisselingsweefsels,
waar een netto beweging van O2 in het bloed en CO2 uit het bloed plaatsvindt. Bij de meeste gewervelde dieren wordt dit
een longcircuit genoemd omdat gasuitwisseling plaatsvindt in de longen. Bij amfibieën vindt gasuitwisseling plaats in
capillairen in zowel de longen als de huid (pulmocutaan circuit). Het andere circuit, het systemische circuit genoemd, begint
met de linkerkant van het hart die met zuurstof verrijkt bloed van de gasuitwisselingsweefsels naar capillaire bedden in
organen en weefsels pompt. Na de uitwisseling van O2 en CO2, evenals voedingsstoffen en afvalproducten, keert het nu
zuurstofarme bloed terug naar het hart.
Dubbele circulatie zorgt voor een bloedstroom naar de hersenen, spieren en andere organen omdat het hart het bloed
weer onder druk zet nadat het door de capillaire buis van de longen of huid is gegaan. De bloeddruk is vaak veel hoger in
het systemische circuit dan in het gasuitwisselingscircuit. Bij een enkele circulatie daarentegen stroomt het bloed onder
verminderde druk rechtstreeks van de gasuitwisselingsorganen naar andere organen.
Paragraaf 2
De bloedsomloop van een zoogdier
Het pulmonale circuit van het cardiovasculaire systeem (de nummers verwijzen naar gelabelde structuren in 43.5):
Contractie van het rechter ventrikel (1) pompt bloed naar de longen via longslagaders (=pulmonary arteries) (2). Terwijl het
bloed door capillaire bedden (3) in de linker en rechter longen stroomt, loost het O2 en ontlaadt het CO2. Zuurstofrijk bloed
keert vanuit de longen terug via de longaders (=pulmonary veins) naar het linker atrium (4) van het hart. Vervolgens
stroomt de zuurstofrijke bloed in de linker hartkamer (5), die het zuurstofrijke bloed naar de lichaamsweefsels pompt door
het systemische circuit. Bloed verlaat het linkerventrikel via de aorta (6), die bloed naar de arteriën transporteert die door
het lichaam leiden. De eerste takken die vanuit de aorta leiden, zijn de kransslagaders (coronary arteries), die de hartspier
zelf van bloed voorzien. Daarna leiden takken naar capillaire bedden in het hoofd en de armen (7) (voorpoten). De aorta
daalt vervolgens af in de buik en levert zuurstofrijk bloed aan de slagaders die leiden naar capillaire bedden in de
buikorganen en benen (8) (achterpoten). Binnen de haarvaten is er een netto diffusie van O2 van het bloed naar de
weefsels en van CO2 naar het bloed. Capillairen komen weer bij elkaar en vormen venulen, die bloed naar de aderen
transporteren. Zuurstofarm bloed uit het hoofd, de nek en de voorpoten wordt naar een grotere ader geleid, de superieure
vena cava (bovenste holle ader) (9). Een andere grote ader, de inferieure vena cava (onderste holle ader) (10), voert bloed
af uit de romp en achterpoten. De twee venae cavae legen hun bloed in het rechter atrium (11), vanwaar het zuurstofarme
bloed naar het rechter ventrikel stroomt.
Hoe werkt het zoogdierhart (43.6)
Het hart bevindt zich achter het sternum (borstbeen). De twee atria hebben dunne wanden en dienen als verzamelkamers
voor bloed dat vanuit de longen of ander lichaamsweefsel naar het hart terugkeert. Veel van het bloed dat de boezems
binnenkomt, stroomt in de ventrikels, terwijl alle vier de hartkamers ontspannen zijn. De rest wordt overgedragen door
samentrekking van de artia voordat de ventrikels beginnen te samentrekken. De ventrikels hebben dikkere wanden en
trekken veel krachtiger samen, vooral de linker ventrikel, die bloed door het lichaam pompt via het systemische circuit.
Toch pompen de twee ventrikels tijdens elke samentrekking hetzelfde bloedvolume. Als het hart samentrekt, pompt het
bloed; wanneer het zich ontspant, vullen zijn kamers zich met bloed. Een volledige opeenvolging van pompen en vullen
