|
Däggdjur och fåglar har som bekant hjärtan med fyra rum, två förmak och två kammare. Mindre bekant är att krokodilerna också har ett fyrarummigt hjärta med två förmak och två kammare. Alla andra nu levande reptiler och alla groddjur har ett trerummigt hjärta med två förmak och en kammare. Det är en stor skillnad mellan att ha tre rum och att ha fyra rum, men inte så som det ofta säges i skolböckerna.
Hos däggdjur och fåglar finns två separata kretslopp som är kopplade i serie efter varandra. Se på bilden nedan. Syrgasrikt blod pumpas ut ur vänster kammare via aortan till kroppens organ. Detta blod (som nu är syrgasfattigt) kommer tillbaka från organen till höger förmak. Det pumpas sedan av höger kammare via lungartären till lungorna där det tar upp syrgas. Blodet (som nu är syrgasrikt) flyter därefter från lungorna till vänster förmak och sedan till vänster kammare. Nu är cirkeln sluten.
|
|
| Vänstra bilden visar schematiskt cirkulationen hos fåglar och däggdjur som alla har ett fyrrummigt hjärta. Högra bilden visar schematiskt cirkulationen hos groddjur och de flesta reptiler som alla har ett trerummigt hjärta. "Hö" är kroppens högra sida, "Vä" är den vänstra. Man ser alltså kroppen framifrån. "Lu" är lungkretsloppet, "Kr" är kroppskretsloppet. Pilspetsarna visar blodets flödesriktning. Röd pil är syrgasrikt blod, blå pil syrgasfattigt. I den vänstra bilden är de båda kretsloppen seriekopplade. Delar man hjärtat i skiljeväggen mellan höger och vänster halva, så får man ju en enda lång slinga, som ett O. I den högra bilden är de båda kretsloppen parallellkopplade. Den enda kammaren är gemensam för båda kretsloppen och kretsloppen bildar en dubbelslinga, som en 8. Modified after Ivy Livingstone and copyright BIODIDAC. |
Vårt hjärta är alltså inte en pump, utan två pumpar! Den vänstra och den högra hjärthalvan
är separata pumpar. De båda pumparna arbetar synkront, d.v.s. de slår samtidigt. De pumpar också ut samma volym blod per tidsenhet. Det senare är en nödvändig konsekvens av att de båda pumparna och de båda kretsloppen alla är kopplade i serie med varandra. Se på bilden ovan. Om höger kammare pumpade ut mer blod per tidsenhet än vänster skulle ju blodvolymen i lungkretsloppet hela tiden öka och volymen i kroppskretsloppet hela tiden minska! Och vice versa. Hos en människa i vila pumpar de båda kamrarna ut vardera cirka 5 liter blod per minut. Hos hårt arbetande elitidrottsmän kan flödet ur varje kammare öka till 35 liter per minut eller mer. Detta är ett betydligt större flöde än det du får om du skulle vrida på kökskranen därhemma på max! Men gör inte det, du kommer att stänka vatten över hela köket!
Hos grodor och de flesta reptiler pumpar samma kammare blod till både lungorna och till kroppens organ. Se på bilden ovan. Blodet från båda kretsloppen kommer sedan tillbaka till denna kammare. Hos dessa djur är de båda kretsloppen därför parallellkopplade, inte seriekopplade. Därmed kan djuren ha olika blodflöden i de båda kretsloppen. Grodor kan strypa blodflödet till lungorna och ändå ha ett högt flöde i kroppkretsloppet. Det gör de förmodligen när lungorna inte användes under dykning, t.ex. när syrgasen i dem är förbrukad eller när lungorna inte behövs. Grodor som övervintrar i botten av vattensamlingar kan andas enbart genom huden. Eftersom deras syrgasbehov är lågt i kylan, klarar de sig utan att andas via lungorna. Dykande däggdjur, som valar och sälar, brukar inte använda lungorna som syrgasförråd. Men de måste ändå pumpa samma volym blod per minut till lungkretsloppet som de gör till kroppskretsloppet. Fördel till grodorna, alltså.
|
| Groddjur andas inte bara med lungor. Larverna andas med gälar. Hos de vuxna djuren fungerar munnens slemhinna som ett komplement till lungorna. Dessutom är huden ett mycket viktigt andningsorgan. Från lungartären utgår en särskild hudartär som för syrgasfattigt blod till huden. Men det syrgasrika blodet från huden går, märkligt nog, tillbaka till hjärtat via kroppskretsloppet och blandas därför med syrgasfattigt blod. Inte desto mindre så saknas lungor helt hos salamandrar inom familjen Plethodontidae. Dessa salamandrar andas huvudsakligen via huden. Vår vanliga groda övervintrar i botten av vattensamlingar och andas då enbart genom huden. Copyright 1996 Corel Corporation. |
Det står ofta i skolböckerna att syrgasrikt blod blandas med syrgasfattigt i ett trerummigt hjärta. Blodet som når kroppens organ skulle alltså innehålla betydligt mindre syrgas hos djur med trerummigt hjärta, än det gör hos oss. Detta stämmer inte med verkligheten. Det blod som grodor och reptiler pumpar ut i kroppskretsloppet består till allra största delen av syrgasrikt blod från lungorna. Många reptiler har en rad fiffiga anordningar i hjärtats enda kammare som håller det syrgasrika blodflödet från lungorna separerat från det syrgasfattiga flödet från kroppens organ. Därmed kommer det syrgasrika blodet pumpas vidare till kroppens organ och det syrgasfattiga till lungorna. Även grodorna har anordningar som håller flödena skilda åt. Ingen större nackdel för grodor och ödlor, alltså.
Men vad är då fördelen för oss däggdjur med att ha ett fyrrummigt hjärta och två separata kretslopp kopplade i serie? Förmodligen är fördelen att trycket kan var högt i kroppskretsloppet. Hos djur med trerummigt hjärta måste trycket vara lika i de båda kretsloppen. Det är ju samma kammare som producerar det drivande trycket för båda kretsloppen. Trycket i lungkretsloppet kan inte vara för högt. Då pressas alltför mycket vätska ut ur blodkapillärerna och lungblåsorna blir vätskefyllda, vatten i lungorna med andra ord. Hos djur med trerummigt hjärta sätts därmed en övre gräns också för trycket i kroppskretsloppet. Det kan ju inte vara högre än trycket i lungkretsloppet.
Men om man har ett fyrrummigt hjärta och två seriekopplade kretslopp, kan man ha olika tryck i de båda kretsloppet. Trycket i lungkretsloppet produceras ju av höger kammare och trycket i kroppskretsloppet av vänster. Fåglar och däggdjur har mycket höga tryck i kroppkretsloppet och ändå låga i lungkretsloppet, så att inte vatten ansamlas i lungorna. Vad är då fördelen med ett högt tryck i kroppskretsloppet? Det vet man faktiskt inte! Ett högt tryck är inte nödvändigt för att åstadkomma ett högt blodflöde. Ett högt blodflöde kunde vi fått också genom att minska resistansen ("motståndet") i blodkärlen och då hade dessutom hjärtats energibehov blivit mindre. I ett högtryckssystem
är det kanske lättare att omfördela blodet mellan olika organ, till exempel att "shunta" blod från magtarmkanalen till de arbetande musklerna vid fysiskt arbete. Men man vet, som sagt, inte hur det förhåller sig med den saken.
|
| Figuren visar schematiskt blodflödet ur krokodilhjärtats båda kammare. De båda förmaken och deras öppningar mot kamrarna är ej utritade. Vänster aortabåge utgår från höger kammare och höger aortabåge från vänster kammare, det är alltså inte fel i bilden! Vänstra bilden visar hur blodet under normala förhållanden lämnar kamrarna. Högra bilden visar hur blod från lungkretsloppet kan föras över till kroppskretsloppet. Se texten nedan för ytterligare förklaringar. |
Krokodilerna då? Jo, krokodilernas cirkulation fungerar normalt som vår. Med sitt fyrrummiga hjärta kan de ha två separata seriekopplade kretslopp, precis som vi däggdjur. Men krokodilerna kan troligen också, precis som grodorna, strypa blodflödet till lungkretsloppet, utan att minska flödet till kroppkretsloppet lika mycket. Från höger kammare utgår både lungartären och en av krokodilernas två aortor. Den andra aortan utgår från vänster kammare.
Under normala förhållanden pumpas allt blod från höger kammare via lungartären till lungorna och klaffen till höger kammares aorta är stängd. Det finns ett hål som förbinder de båda aortorna (foramen Panizzae). Blod från vänster kammare pumpas genom detta hål till den aorta som inte tar emot blod från höger kammare. Cirkulationen blir som i den vänstra bilden ovan. Krokodilen har nu två seriekopplade kretslopp, precis som vi.
Men krokodilen kan strypa blodflödet till lungorna. Då stiger trycket i höger kammare, klaffen till höger kammares aorta öppnas och en del av höger kammares blod pumpas ut till kroppen via denna aorta. Cirkulationen blir då troligen som i den högra bilden ovan. Krokodilen har nu två parallellkopplade kretslopp, precis som groddjur och kräldjur. Man vet inte när krokodilen använder sig av denna möjlighet att föra över blod från lungkretsloppet till kroppskretsloppet. Men kanske gör den det under dykning, precis som grodan.
Man skulle kunna hävda att krokodilerna har det bästa hjärtat bland ryggradsdjuren. Deras hjärta tycks i varje fall kombinera fyrrummighetens fördelar med trerummighetens.
Krokodilerna är, näst efter fåglarna, dinosauriernas närmaste nu levande släktingar. Hade dinosaurierna ett "krokodilhjärta" eller ett "fågelhjärta"? Nyligen har man faktiskt hittat ett fossiliserat dinosauriehjärta (New Scientist, 29 april 2000). Fyndet är svårtolkat, men hjärtat tycks vara försett med endast en aorta. Därmed skulle det vara ett "fågelhjärta". Detta är inte överraskande, eftersom fåglarna knappast är annat än flygande, befjädrade dinosaurier. 2001.
Läs här om hur däggdjurens hjärta fungerar under fostertiden.
Anders Lundquist
Källor
J. Hecht : Wild at heart. Were dinosaurs pumped up for a racy lifestyle? (New Scientist 166:8, 29 april 2000).
R.W. Hill och G.A. Wyse: Animal Physiology (2:a upplagan, HarperCollins,
1989).
D. Randall, W. Burggren och K. French: Eckert's animal physiology, mechanisms and adaptations (4:e uppl, Freeman, 1997).
K. Schmidt-Nielsen: Animal physiology (5:e upplagan, Cambridge University Press, 1997).
C.R. Taylor, K. Johansen och L. Bolis: A companion to animal physiology (Cambridge University Press, 1982).
P.C. Withers: Comparative Animal Physiology (Saunders College Publishing, 1992).
Till "Djurens fysiologi"
Till Infosidan
Till Zoofysiologens ingångssida
|
