Η μεταφορά και η αποβολή ουσιών στους ζωικούς οργανισμούς 🐾
Κάθε κύτταρο ενός ζώου χρειάζεται συνεχώς οξυγόνο και θρεπτικές ουσίες, και ταυτόχρονα πρέπει να ξεφορτώνεται τις άχρηστες ουσίες που παράγει. Στους πολυκύτταρους οργανισμούς όμως τα περισσότερα κύτταρα βρίσκονται βαθιά μέσα στο σώμα και δεν έρχονται σε άμεση επαφή με το περιβάλλον. Χρειάζονται, λοιπόν, έναν «μεταφορέα» που θα φέρνει και θα παίρνει ουσίες από πόρτα σε πόρτα.
Όταν αρκεί η διάχυση 🌊
Υπάρχουν ζώα που λύνουν το πρόβλημα χωρίς κανένα σύστημα μεταφοράς. Οι μέδουσες και οι θαλάσσιες ανεμώνες έχουν τόσο απλή δομή, ώστε σχεδόν όλα τα κύτταρά τους βρέχονται απευθείας από το νερό. Έτσι η μεταφορά ουσιών μέσα και έξω από τα κύτταρα γίνεται συνήθως με διάχυση.
Κάτι παρόμοιο συμβαίνει και στην ύδρα, ένα μικροσκοπικό ζώο των γλυκών νερών. Το οξυγόνο και τα θρεπτικά συστατικά μπαίνουν από το περιβάλλον στο υγρό που γεμίζει την πεπτική κοιλότητα της και από εκεί φτάνουν με διάχυση σε όλα της τα κύτταρα. Στο ίδιο υγρό περνούν και οι άχρηστες ουσίες των κυττάρων, οι οποίες στη συνέχεια αποβάλλονται στο περιβάλλον.
Η διάχυση είναι αργή και λειτουργεί μόνο σε πολύ μικρές αποστάσεις. Γι' αυτό αρκεί σε μια μέδουσα ή σε μια ύδρα, αλλά είναι εντελώς ανεπαρκής για ένα ψάρι ή για έναν άνθρωπο. Όσο πιο μεγάλος και πολύπλοκος ο οργανισμός, τόσο πιο απαραίτητο γίνεται ένα σύστημα μεταφοράς.
Το κυκλοφορικό σύστημα ❤️
Οι υπόλοιποι ζωικοί οργανισμοί διαθέτουν ένα σύστημα μεταφοράς ουσιών από και προς τα κύτταρα, το κυκλοφορικό σύστημα. Αυτό περιλαμβάνει τρία μέρη:
| Μέρος | Ρόλος |
|---|---|
| Καρδιά | Λειτουργεί σαν αντλία και σπρώχνει το αίμα |
| Αιμοφόρα αγγεία | Οι «σωλήνες» μέσα στους οποίους κυκλοφορεί το αίμα |
| Αίμα | Το υγρό που μεταφέρει τις ουσίες |
Το αίμα μεταφέρει διάφορες ουσίες που πρέπει να φτάσουν στα κύτταρα και απομακρύνει από αυτά τις ουσίες που πρέπει να αποβληθούν.
Η καρδιά και οι χώροι της
Οι οργανισμοί μπορεί να διαθέτουν μία ή περισσότερες καρδιές. Η καρδιά μπορεί να αποτελείται από μία, δύο, τρεις ή τέσσερις κοιλότητες και αντίστοιχα χαρακτηρίζεται ως μονόχωρη, δίχωρη, τρίχωρη ή τετράχωρη. Οι χώροι αυτοί ονομάζονται κόλποι και κοιλίες.
Η καρδιά έχει την ικανότητα να διαστέλλεται και να συστέλλεται. Αντίστοιχα δέχεται και προωθεί το αίμα, λειτουργώντας σαν αντλία που ρυθμίζει την κυκλοφορία του.
Αρτηριακό και φλεβικό αίμα
Το αίμα που προωθείται από την καρδιά προς τα αγγεία ονομάζεται αρτηριακό. Το αίμα που φτάνει από τα αγγεία στην καρδιά ονομάζεται φλεβικό. Σε ορισμένα σπονδυλωτά, όπως τα ψάρια, τα αμφίβια και τα φίδια, το φλεβικό αίμα αναμειγνύεται με το αρτηριακό.
Το «αρτηριακό» και το «φλεβικό» δεν καθορίζονται από το χρώμα ούτε από το πόσο οξυγόνο έχουν, αλλά από την κατεύθυνση: αρτηριακό είναι το αίμα που φεύγει από την καρδιά, φλεβικό αυτό που επιστρέφει σε αυτήν.
Ανοικτό και κλειστό κυκλοφορικό σύστημα 🔄
Το κυκλοφορικό σύστημα διαφέρει από οργανισμό σε οργανισμό. Οι πολύπλοκοι οργανισμοί έχουν αυξημένες ανάγκες και συνεπώς διαθέτουν πολυπλοκότερο κυκλοφορικό σύστημα. Το κυκλοφορικό σύστημα μπορεί να είναι ανοικτό ή κλειστό.
Ανοικτό κυκλοφορικό σύστημα έχουν τα αρθρόποδα, όπως τα έντομα, και πολλά μαλάκια. Λειτουργεί ως εξής:
- μία ή περισσότερες καρδιές προωθούν το αίμα μέσα στα αγγεία
- το αίμα εξέρχεται από τα αγγεία και περνά σε κοιλότητες του σώματος
- το αίμα επιστρέφει από τις κοιλότητες στα αγγεία χάρη στη λειτουργία της καρδιάς
Κλειστό κυκλοφορικό σύστημα έχουν άλλα ασπόνδυλα, όπως ο γεωσκώληκας και το χταπόδι. Σε αυτό, το αίμα παραμένει συνεχώς μέσα στα αιμοφόρα αγγεία και κυκλοφορεί χάρη στη λειτουργία της καρδιάς. Κλειστό κυκλοφορικό σύστημα έχουν επίσης όλα τα σπονδυλωτά.
Πολλοί μαθητές νομίζουν ότι όλα τα ασπόνδυλα έχουν ανοικτό σύστημα. Όμως ο γεωσκώληκας και το χταπόδι είναι ασπόνδυλα με κλειστό κυκλοφορικό σύστημα. Ο σωστός κανόνας είναι ο αντίστροφος: όλα τα σπονδυλωτά έχουν κλειστό σύστημα, ενώ στα ασπόνδυλα βρίσκουμε και τα δύο.
Η μεταφορά ουσιών στα ασπόνδυλα 🐛
Στα ασπόνδυλα συναντάμε μια μεγάλη ποικιλία λύσεων:
| Οργανισμός | Πώς μεταφέρονται οι ουσίες |
|---|---|
| Ύδρα | Με διάχυση, μέσα από το υγρό της πεπτικής κοιλότητας |
| Γεωσκώληκας | Κλειστό κυκλοφορικό σύστημα· οι ανταλλαγές γίνονται διαμέσου των τοιχωμάτων των αγγείων |
| Δίθυρα | Οι θρεπτικές ουσίες φτάνουν στα κύτταρα διαμέσου ενός αγγείου· το αίμα επιστρέφει στα βράγχια και από εκεί στην καρδιά |
| Σαλιγκάρι | Δίχωρη καρδιά και ανοικτό σύστημα· το αίμα πηγαίνει με τα αγγεία σε όλα τα κύτταρα |
| Έντομα | Ανοικτό σύστημα· το αίμα φτάνει στα κύτταρα διαμέσου ενός ραχιαίου αγγείου |
Στα έντομα οι διευρύνσεις του ραχιαίου αγγείου διαστέλλονται ρυθμικά και παίζουν τον ρόλο της καρδιάς. Το αίμα τους είναι άχρωμο.
Το αίμα του σαλιγκαριού είναι άχρωμο, αλλά μόλις έρθει σε επαφή με το οξυγόνο γίνεται γαλάζιο. Το κόκκινο χρώμα του δικού μας αίματος οφείλεται στον σίδηρο που μεταφέρει το οξυγόνο· στο σαλιγκάρι τον ρόλο αυτόν παίζει ο χαλκός, που δίνει το γαλάζιο.
Η μεταφορά ουσιών στα σπονδυλωτά 🐟
Όλα τα σπονδυλωτά έχουν κλειστό κυκλοφορικό σύστημα, αλλά η καρδιά τους διαφέρει:
| Ομάδα | Καρδιά | Πορεία του αίματος |
|---|---|---|
| Ψάρια | Δίχωρη | Η καρδιά ωθεί το αίμα με πίεση προς τα βράγχια, όπου εμπλουτίζεται με οξυγόνο, και από εκεί καταλήγει στο υπόλοιπο σώμα |
| Αμφίβια | Τρίχωρη | Δεν ωθείται όλο το αίμα προς τους πνεύμονες· ένα μέρος πηγαίνει κατευθείαν στο υπόλοιπο σώμα |
| Ερπετά | Τρίχωρη (σε μερικά, όπως η οχιά, τετράχωρη) | Στην τρίχωρη καρδιά το φλεβικό αίμα αναμειγνύεται με το αρτηριακό |
| Πτηνά και θηλαστικά | Τετράχωρη | Το αίμα ωθείται αρχικά στους πνεύμονες και εμπλουτίζεται με οξυγόνο· επιστρέφει στην καρδιά και μέσω αυτής ωθείται στους ιστούς |
Επειδή στα αμφίβια δεν ωθείται όλο το αίμα προς τους πνεύμονες, το αίμα που φτάνει στους ιστούς του ζώου δεν είναι πολύ πλούσιο σε οξυγόνο. Αντίθετα, στην τετράχωρη καρδιά των πτηνών και των θηλαστικών το πλούσιο σε οξυγόνο αίμα δεν μπερδεύεται με το φτωχό, και έτσι οι ιστοί παίρνουν όσο οξυγόνο χρειάζονται.
Θερμοκρασία του σώματος 🌡️
Το κυκλοφορικό σύστημα συμβάλλει και στη ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματος.
Στα περισσότερα ζώα η θερμοκρασία του σώματος δε διατηρείται σταθερή, αλλά επηρεάζεται από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Για τον λόγο αυτό χαρακτηρίζονται ποικιλόθερμα. Ορισμένα ποικιλόθερμα σπονδυλωτά, όπως τα φίδια, για να αντεπεξέλθουν τις χαμηλές θερμοκρασίες του χειμώνα, πέφτουν σε χειμερία νάρκη.
Τα πτηνά και τα θηλαστικά διατηρούν σταθερή τη θερμοκρασία του σώματός τους, ανεξάρτητα από τις μεταβολές της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος. Είναι δηλαδή ζώα ομοιόθερμα. Ορισμένα θηλαστικά, όπως η αρκούδα, πέφτουν τον χειμώνα σε χειμέριο ύπνο, επειδή την εποχή αυτή είναι δύσκολο να εξασφαλίσουν την τροφή τους.
Δεν είναι το ίδιο πράγμα. Η χειμερία νάρκη αφορά ποικιλόθερμα ζώα, όπως τα φίδια, και είναι η απάντησή τους στο κρύο: καθώς πέφτει η θερμοκρασία του περιβάλλοντος, πέφτει και η δική τους. Ο χειμέριος ύπνος αφορά ομοιόθερμα ζώα, όπως η αρκούδα, και η αιτία του δεν είναι το κρύο αλλά η έλλειψη τροφής.