Jenis Sistem Peredaran Darah: Terbuka vs. Tutup

Sistem peredaran darah berfungsi untuk bergerak darah ke situs atau situs di mana itu dapat dioksigenasi, dan di mana limbah dapat dibuang. Sirkulasi kemudian berfungsi untuk membawa darah yang baru teroksigenasi ke jaringan tubuh. Ketika oksigen dan bahan kimia lainnya berdifusi keluar dari sel darah dan masuk ke dalam cairan yang mengelilingi sel-sel jaringan tubuh, produk limbah berdifusi ke dalam sel darah untuk dibawa pergi. Darah beredar melalui organ-organ seperti hati dan ginjal di mana limbah dibuang dan kembali ke paru-paru untuk dosis oksigen segar. Dan kemudian proses itu berulang. Proses sirkulasi ini diperlukan untuk kehidupan yang berkelanjutan sel, jaringan, dan bahkan seluruh organisme. Sebelum kita berbicara tentang jantung, kita harus memberikan latar belakang singkat dari dua jenis sirkulasi luas yang ditemukan pada hewan. Kita juga akan membahas kompleksitas progresif jantung ketika seseorang naik tangga evolusi.

Banyak invertebrata tidak memiliki sistem sirkulasi sama sekali. Sel-sel mereka cukup dekat dengan lingkungan mereka untuk oksigen, gas-gas lain, nutrisi, dan produk-produk limbah sehingga terdifusi keluar dan masuk ke dalam sel-sel mereka. Pada hewan dengan banyak lapisan sel, terutama hewan darat, ini tidak akan berfungsi, karena sel mereka terlalu jauh dari lingkungan eksternal untuk osmosis sederhana dan

Pada hewan tingkat tinggi, ada dua jenis utama sistem sirkulasi: terbuka dan tertutup. Arthropoda dan moluska memiliki sistem sirkulasi terbuka. Dalam sistem jenis ini, tidak ada jantung sejati atau kapiler seperti yang ditemukan pada manusia. Alih-alih hati, ada pembuluh darah yang bertindak sebagai pompa untuk memaksa darah. Alih-alih kapiler, pembuluh darah bergabung langsung dengan sinus terbuka. "Darah," sebenarnya kombinasi darah dan cairan interstitial yang disebut 'hemolymph', dipaksa dari pembuluh darah ke sinus besar, di mana ia sebenarnya memandikan organ dalam. Pembuluh lain menerima darah yang dipaksa dari sinus ini dan membawanya kembali ke pembuluh pemompaan. Ini membantu untuk membayangkan ember dengan dua selang keluar dari dalamnya, selang ini terhubung ke bola lampu. Saat bohlam diperas, ia memaksa air mengalir ke ember. Satu selang akan menembakkan air ke ember, yang lain mengisap air keluar dari ember. Tidak perlu dikatakan, ini adalah sistem yang sangat tidak efisien. Serangga dapat bertahan dengan sistem jenis ini karena mereka memiliki banyak lubang di tubuh mereka (roh) yang memungkinkan "darah" bersentuhan dengan udara.

Sistem sirkulasi tertutup dari beberapa moluska dan semua vertebrata dan invertebrata yang lebih tinggi adalah sistem yang jauh lebih efisien. Di sini darah dipompa melalui sistem tertutup arteri, pembuluh darah, dan kapiler. Kapiler mengelilingi organ, memastikan bahwa semua sel memiliki kesempatan yang sama untuk memelihara dan menghilangkan produk limbah mereka. Namun, bahkan sistem sirkulasi tertutup berbeda ketika kita bergerak lebih jauh ke atas pohon evolusi.

Salah satu jenis sistem sirkulasi tertutup yang paling sederhana ditemukan pada annelida seperti cacing tanah. Cacing tanah memiliki dua pembuluh darah utama — dorsal dan pembuluh darah ventral — yang masing-masing membawa darah ke kepala atau ekor. Darah dipindahkan di sepanjang pembuluh dorsal oleh gelombang kontraksi di dinding pembuluh darah. Gelombang yang dapat dikontrak ini disebut 'peristaltik.' Di daerah anterior cacing, ada lima pasang pembuluh darah, yang kita sebut "hati", yang menghubungkan pembuluh darah dorsal dan ventral. Kapal penghubung ini berfungsi sebagai jantung yang belum sempurna dan memaksa darah masuk ke pembuluh darah ventral. Karena lapisan luar (epidermis) cacing tanah sangat tipis dan terus-menerus lembab, ada banyak kesempatan untuk pertukaran gas, membuat sistem yang relatif tidak efisien ini menjadi mungkin. Ada juga organ khusus dalam cacing tanah untuk menghilangkan limbah nitrogen. Namun, darah dapat mengalir mundur dan sistem hanya sedikit lebih efisien daripada sistem serangga terbuka.

Ketika kita sampai pada vertebrata, kita mulai menemukan efisiensi nyata dengan sistem tertutup. Ikan memiliki salah satu jenis hati yang paling sederhana. Jantung ikan adalah organ dua bilik yang terdiri dari satu atrium dan satu ventrikel. Jantung memiliki dinding berotot dan katup di antara kamar-kamarnya. Darah dipompa dari jantung ke insang, di mana ia menerima oksigen dan menghilangkan karbon dioksida. Darah kemudian berpindah ke organ-organ tubuh, di mana nutrisi, gas, dan limbah dipertukarkan. Namun, tidak ada pembagian sirkulasi antara organ pernapasan dan bagian tubuh lainnya. Yaitu, darah mengalir dalam sirkuit yang mengambil darah dari jantung ke insang ke organ dan kembali ke jantung untuk memulai perjalanan memutar kembali.

Katak memiliki jantung tiga bilik, terdiri dari dua atrium dan satu ventrikel tunggal. Darah yang meninggalkan ventrikel masuk ke aorta bercabang dua, di mana darah memiliki peluang yang sama untuk melakukan perjalanan melalui sirkuit pembuluh darah yang menuju ke paru-paru atau sirkuit yang mengarah ke organ lain. Darah yang kembali ke jantung dari paru-paru masuk ke satu atrium, sedangkan darah yang kembali dari seluruh tubuh masuk ke yang lain. Kedua atria kosong ke dalam ventrikel tunggal. Sementara ini memastikan bahwa beberapa darah selalu melewati ke paru-paru dan kemudian kembali ke jantung, pencampuran darah teroksigenasi dan terdeoksigenasi dalam ventrikel tunggal berarti organ tidak mengalami saturasi darah oksigen. Namun, untuk makhluk berdarah dingin seperti katak, sistemnya bekerja dengan baik.

Manusia dan semua mamalia lainnya, serta burung, memiliki a jantung empat bilik dengan dua atria dan dua ventrikel. Darah yang terdeoksigenasi dan teroksigenasi tidak tercampur. Keempat kamar memastikan pergerakan efisien dan cepat dari darah beroksigen tinggi ke organ-organ tubuh. Ini membantu dalam pengaturan termal dan gerakan otot yang cepat dan berkelanjutan.