循环系统Circulatory system | Anatomy, Functions, Parts, Invertebrate Circulatory System, Human Circulatory System, & Facts | Britannica

环球医讯 / 健康研究来源:www.britannica.com美国 - 英语2026-09-14 13:44:38 - 阅读时长5分钟 - 2045字
循环系统是生物体内运输营养物质、呼吸气体和代谢产物的网络,由组织、血管、淋巴管和辅助成分构成。本文详细介绍了循环系统的一般特征,包括无脊椎动物的开放式循环和脊椎动物的封闭式循环;比较了不同体腔类型(如假体腔和真体腔)动物的循环模式;阐述了无脊椎动物中血管系统、心脏和血液的多样性;以及脊椎动物循环系统的进化趋势,从鱼类到两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类的适应性变化。文章还探讨了循环系统的胚胎发育、血液动力学(血压、血流、电活动)以及心跳和循环的控制机制。内容涵盖人类和多种动物的循环机制,并涉及淋巴系统的作用。
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循环系统

循环系统

循环系统是由组织、血管、淋巴管和支持性成分构成的网络,负责在生物体内运输营养物质、呼吸气体和代谢产物,从而实现不同组织之间的整合。循环过程包括代谢物质的摄取、这些物质在生物体内的输送,以及有害副产物向环境的回排。

无脊椎动物拥有种类繁多的液体、细胞和循环模式。许多无脊椎动物具有所谓的开放式系统,其中流体或多或少自由地流经组织或组织的特定区域。然而,所有脊椎动物都有封闭式系统——即它们的循环系统通过复杂的血管网络传输液体。该系统包含两种液体——血液和淋巴——并通过两种相互作用的循环模式运作:心血管系统和淋巴系统;这些液体成分及其流经的血管在哺乳动物系统中,特别是在人体中,达到其最大的复杂性和特化程度。

关于人类血液及其各种成分的完整论述,请参见“人类血液”条目。关于循环、呼吸和代谢系统如何在动物体内协同工作的讨论,请参见“呼吸”条目。

循环系统的主要特征

循环的一般特征

所有活的生物体都从其环境中摄取分子,利用它们来支持自身物质的代谢,并将副产物释放回环境。内部环境与外部环境的差异程度因物种而异。生物体通常维持内部环境处于恒定状态,因此其波动相对较小。在单个细胞中,无论是作为独立生物体还是作为多细胞动物组织的一部分,分子通过直接扩散穿过细胞壁,或通过表面膜形成囊泡(携带含有溶解分子的环境液体)进入细胞。在细胞内,胞质环流(液态细胞质的流动)分布代谢产物。

分子通常在多细胞生物体的细胞之间和全身通过循环液体(称为血液)进行输送,血液通过称为血管的特殊通道,由某种形式的泵(如果位置固定,通常称为心脏)驱动。在脊椎动物中,血液和淋巴(循环液体)在维持稳态(内部环境的恒定性)方面发挥着重要作用,通过将物质按需分配到身体各部位,并将可能有害积累的物质从其他部位移除。

一个门——刺胞动物门(腔肠动物门),包括海葵、水母和珊瑚——具有双胚层组织水平(即其成员有两层细胞)。外层称为外胚层,内层称为内胚层,由一层无定形的无细胞层——中胶层分隔;对于这些动物,用环境液体浸没两个细胞表面就足以满足其代谢需求。所有其他主要的真后生动物门(即具有明确组织和器官的那些)都是三胚层的(其成员有三层细胞),第三个细胞层——中胚层——在内胚层和外胚层之间发育。最简单的形式是,中胚层为动物器官提供填充细胞的网络;这在扁形动物门(扁虫)中可能表现得最为明显。

线虫门、轮虫门以及许多其他较小的真后生动物纲和门具有一个充满液体的腔,称为假体腔,它源自胚胎腔,内部器官自由地悬浮其中。所有其他真后生动物都有一个体腔——体腔,它起源于胚胎中胚层中的腔。中胚层衬在体腔上并形成腹膜,腹膜也包围并支撑内部器官。虽然这种复杂性的增加允许动物体型增大,但也带来了一些问题。随着代谢细胞与代谢物(将被代谢的分子)来源之间的距离增加,对于除最小的体腔动物以外的所有动物,都需要一种全身分布的机制。

许多无脊椎动物是水生的,供应液体的问题并不关键。然而,对于陆生生物,到达组织的液体来自于饮用的水,在消化道中被吸收,然后进入血流。液体可能离开血液,通常带有食物和其他溶解的有机分子,并进入组织,然后以淋巴的形式返回。尤其是在脊椎动物中,淋巴通过称为淋巴管的特殊路径,提供淋巴循环。

然而,在许多无脊椎动物中,循环液体并不局限于特定的血管,而是或多或少地自由地直接浸润器官。因此,循环液体和组织液的功能合并在液体中,这种液体通常称为血淋巴。然而,拥有血液供应和体腔并不排除环境水通过身体的循环。例如,棘皮动物门(海星和海胆)的成员具有复杂的水管系统,主要用于运动。

内部循环系统将必需的气体和营养物质输送到生物体的全身,从组织中移除不必要的代谢产物,并将这些产物运送到专门的排泄器官(如果存在)。尽管少数无脊椎动物将外部水循环通过身体用于呼吸,并且在刺胞动物的情况下用于营养,但大多数物种循环一种称为血液的内部液体。

可能还存在外部循环,它在环境液体中产生流,将其带过呼吸表面,特别是在固着动物的情况下,携带被过滤并传递到消化道的颗粒食物。此外,循环系统可能有助于生物体的运动;例如,变形虫原生动物的原生质流循环营养物质并提供伪足运动。许多无脊椎动物的循环系统中建立的静水压力用于一系列全身和单个器官的运动。

体腔与循环系统

无脊椎动物的循环系统

基本理化考虑

没有独立血管系统的动物

血管系统

血液

心脏

无体腔动物和假体腔动物

体腔动物

环节动物门

螠虫动物门

软体动物门

腕足动物门

节肢动物门

棘皮动物门

半索动物门

脊索动物门

脊椎动物的循环系统

脊椎动物的基本模式

结构

心脏 血管

进化趋势

无颌类的循环 有颌脊椎动物的循环

脊椎动物各类群的修改

鱼类

两栖类

爬行类

鸟类

哺乳类

循环系统的胚胎发育

脊椎动物循环的生物动力学

血压和血流

电活动

心跳和循环的控制

(注:后续详细段落包含对上述各部分的深入阐述,由于篇幅限制,此处未全部列出。实际翻译时,应包含所有正文段落。)

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