W procesie ewolucji serce pojawiło się ok. 600 do 700 mln lat temu. Zwiastunem tego wydarzenia było wytworzenie się mezodermymezodermamezodermy u zwierząt dwubocznie symetrycznych. Proces ten możemy obserwować podczas rozwoju zarówno zwierząt bezkręgowych, jak i kręgowców. Dzięki tej obserwacji, badaniom genetycznym i dowodom pochodzącym ze skamieniałości naukowcy ustalili, że obie grupy zwierząt w historii ewolucyjnej mają wspólnego przodka, u którego pojawiły się geny odpowiedzialne za wykształcenie serca (proces ten wyjaśniono w lekcji 440 „Ewolucja serca kręgowców”). Ze względu na znaczne różnice w budowie, a także funkcji układu krążenia u bezkręgowców, przypuszcza się, że narząd ten mógł ewoluować kilkukrotnie i niezależnie w ciągu milionów lat.

Ze względu na charakterystyczną budowę ciała, które złożone jest z metamerówmetamerymetamerów, układ krążenia pierścienic łączy ze sobą poszczególne odcinki ciała. Barwniki oddechowe odpowiadające za kolor krwi pierścienic nie znajdują się w krwinkach, lecz w osoczu. W zależności od barwnika (choć wszystkie z nich zawierają żelazo), krew może przybierać kolory: hemoglobina, erytrokruoryna - barwa czerwona, hemoerytryna - barwa różowa, chlorokruoryna - barwa zielona. Krew pierścienic może także być bezbarwna.

Krew zawierająca barwniki oddechowe krąży pomiędzy jego segmentami, rozprowadzając substancje odżywcze oraz tlen pobrany całą powierzchnią ciała zwierzęcia. Krew zbiera także i odprowadza metabolity. U pierścienic występują dwa główne naczynia: grzbietowe – którego zadaniem jest przemieszczanie krwi w kierunku przodu ciała – oraz brzuszne – umożliwiające transport krwi w kierunku tylnym. Naczynie grzbietowe i brzuszne w obrębie metameru połączone są ze sobą przez naczynia okrężne. Krążenie krwi odbywa się na zasadzie ruchów perystaltycznych naczyń. U niektórych bezkręgowców niższych pierwsze metamery mogą zawierać kurczące się naczynia boczne (łuki aorty), które wspomagają funkcję naczyń głównych.

Wiemy, że około 520 mln lat temu istniały już bezkręgowce, które miały prosty, ale w pełni funkcjonalny układ krążenia. Jednym z przedstawicieli wymarłych stawonogówstawonogistawonogów, u których wykształcił się układ krążenia, jest Fuxianhuia protensa. Zwierzę to było morskim drapieżnikiem o długości ciała 4 cm. Jego szczątki odnaleziono w 2014 roku w Chinach i do dzisiaj jest najstarszym odnalezionym zwierzęciem kopalnym z zachowanym układem krążenia. Ciekawostką jest również fakt, że szczególnie dobrze unaczynionym narządem u tego gatunku był mózg.

R10WaWXfaCaCX

Zdjęcie przedstawia stawonoga. Jego ciało pokryte jest pancerzem. Pancerz zbudowany jest z licznych segmentów. Ma długi ogon zakończony trzema kolcami. Tułów otaczają liczne, krótkie odnóża. Na głowie na czułkach ma oczy. Po obu stronach oczu posiada coś na kształt segmentowanych rogów skierowanych w przód.

Układ krążenia stawonogów pomimo cech wspólnych (m.in. układ krwionośny otwarty, serce leżące po stronie grzbietowej) podlega pewnym modyfikacjom w zależności od gromady.

Owady mają niezależny system oddechowy, na który składa się skomplikowana struktura tchawek doprowadzających tlen do praktycznie każdej komórki ciała. Dzięki temu rozwiązaniu układ krążenia owadów nie pełni dominującej funkcji związanej z transportem tlenu, gdyż jego zawartość w hemolimfiehemolimfahemolimfie jest praktycznie taka sama, jak w roztworach, gdzie zachodzi zjawisko dyfuzjidyfuzjadyfuzji. Hemolimfa owadów jest bezbarwna, o żółtawym odcieniu. Wynika to z braku w hemolimfie owadów barwników oddechowych wiążących tlen.

Głównym zadaniem układu krążenia u owadów jest rozprowadzanie hemolimfy po jamie ciała. Przemieszczanie hemolimfy umożliwia rozprowadzanie zawartych w niej substancji odżywczych do tkanek i narządów, a także zbieranie z nich produktów przemiany materii.

Hemolimfa zawiera również komórki nazywane hemocytami, które pełnią między inny funkcję odpornościową przez fagocytozę bakterii chorobotwórczych w organizmie owada.

Dzięki układowi krążenia hemolimfa krążąca w jamie ciała zapewnia odpowiednie ciśnienie wewnętrzne, które może być przenoszone pomiędzy poszczególnymi częściami ciała. Ciśnienie wewnętrzne potrzebne jest między innymi w trakcie wykluwania się z jaja, linienia czy też pierwszego rozprostowania skrzydeł.

U pajęczaków układ krążenia jest zróżnicowany i związany z występowaniem określonych narządów oddechowych. U najmniejszych przedstawicieli rzędu, czyli roztoczy doszło do redukcji układu krążenia lub całkowitego jego zaniku. W przypadku pajęczaków mających systemem licznych tchawek dostarczenie tlenu i usuwanie dwutlenku węgla odbywa się – podobnie jak u owadów – poprzez układ oddechowy. U pajęczaków z aparatem oddechowym w postaci płucotchawek lub niewielkiej liczby tchawektchawkatchawek hemolimfa zebrana z jamy ciała trafia do aparatu oddechowego (np. płucotchawek), a następnie wraca do serca i wraz z tlenem jest kierowana do głównego naczynia.

R92BAQMcfWZYe

Zdjęcie przedstawia skorpiona. Ma głowotułów oraz długi odwłok. Odwłok i ciało są segmentowane. Na końcu odwłoka jest kolec. Przednia para odnóży zakończona jest szczypcami.

Charakterystyczną cechą układu krążenia mięczaków jest występowanie serca złożonego z dwóch pęcherzyków: przedsionka i komory (najprawdopodobniej taka budowa pojawiła się pierwszy raz w procesie ewolucji właśnie w tej grupie zwierząt).

Serce otacza worek osierdziowyosierdzieosierdziowy. U większości bezkręgowców funkcję serca pełnią główne naczynia układu krążenia, częściowo wspomagane przez dodatkowe naczynia kurczliwe. Ciśnienie hemolimfy, które powstaje na drodze perystaltycznych ruchówruchy perystaltyczneperystaltycznych ruchów naczyń, jest niskie. Przedsionek serca u mięczaków stanowi zbiornik hemolimfy spływającej do serca ze skrzeli (a więc zawierającej tlen) i zapewnia stały przepływ płynu przez serce oraz umożliwia wypełnienie komory podczas rozkurczu jej większą ilością. Dodatkowo, opierając się na prawie Franka‑Starlingaprawo serca Franka‑Starlingaprawie Franka‑Starlinga, wiemy, że im więcej krwi wypełni komorę serca, tym bardziej wzrośnie długość włókien mięśnia sercowego przed skurczem. Tym mocniejsze będą także skurcz i siła, z jaką płyn zostanie wtłoczony w naczynia układu krążenia. Krew podczas skurczu wypychana jest do naczyń układu krążenia, dlatego ciśnienie w samym układzie jest wyższe. Barwnik oddechowy występujący w hemolimfie mięczaków to hemocyjanina. Barwnik ten zawiera miedź, dlatego hemolimfa mięczaków ma niebieską barwę.

Wśród mięczaków zauważyć można duże zróżnicowanie w aktywności, a co za tym idzie, i budowie układu krążenia. Mamy tutaj przykłady zarówno charakterystycznego dla bezkręgowców układu otwartego (np. u ślimaków), jak i zaawansowanego anatomicznie i funkcjonalnie układu krążenia (u aktywnych i szybkich głowonogów). To właśnie w gromadzie głowonogów po raz pierwszy pojawiły się naczynia wyścielone endoteliumendotelium (śródbłonek)endotelium, a ich układ krążenia ma strukturę prawie całkowicie zamkniętą. Ponadto w tej grupie mięczaków występują dodatkowe serca (serca skrzelowe), których zadaniem jest pompowanie krwi przez skrzela pod odpowiednim ciśnieniem, oraz serce główne tłoczące płyn do całego układu – pod względem funkcjonalnym powstały więc dwa obiegi krwi.

R1Ut7h8qRQEeT1

Zdjęcie przedstawia organizm morski. Rozgwiazda ma kształt pięcioramiennej gwiazdy. Jej ramiona są podłużne. Ma kolor beżowy. Centrum ciała rozgwiazdy i końcówki ramion są pomarańczowe.

U szkarłupni doszło do znacznej redukcji układu krążenia. W układzie tym nie ma serca, a rolę naczyń pełni sieć kanałów i zatok w ciele zwierzęcia, którymi rozprowadzane są substancje odżywcze. Układ ten nosi nazwę pseudohemalnego.

Słownik