Zwiększanie się rozmiaru ciał zwierząt prowadzi do wzrostu zapotrzebowania energetycznego, co wiąże się ze zwiększeniem wydajności oddychania wewnątrzkomórkowego. Z tego powodu liczba mitochondriów u zwierząt jest duża, a  procesy zachodzące w tych organellach wymagają znacznych ilości tlenu.

W przypadku niewielkich zwierząt bezkręgowych mających małe potrzeby energetyczne, takich jak gąbki, parzydełkowce, płazińce i nicienie, zaopatrywanie w tlen i substancje odżywcze odbywa się na drodze dyfuzji. Proces ten, choć mało kosztowny energetycznie, zachodzi bardzo powoli i na mikroskopijnych odległościach.

U gąbek w rozprowadzaniu substancji odżywczych uczestniczą choanocyty, które przy pomocy wici i kołnierzyka kierują cząstki pokarmu ku powierzchniom komórek, gdzie na zasadzie fagocytozy i pinocytozy są wchłaniane i przekazywane amebocytom. Następnie materiał odżywczy przekazywany jest trofocytom, które wędrując po całym organizmie, przekazują go do trawiennych amebocytów. Oddychanie zachodzi, kiedy poszczególne komórki obmywane są wodą zawierającą tlen.

U parzydełkowców substancje odżywcze krążą w jamie gastralnej. Ruchy zwierzęcia (kurczenie się i rozciąganie) mieszają zawartość jamy gastralnej, ułatwiając rozprowadzanie tlenu i substancji odżywczych drogą dyfuzji do wszystkich komórek ciała. Szczególna budowa krążkopławów ułatwia krążenie. Zwierzęta te mają rozbudowaną jamę gastralną złożoną z kanałów promienistych wiodących do i z kanału okrężnego. Orzęsione komórki wyścielające kanały zapewniają sprawny obieg płynu w obrębie jamy.

Spłaszczone ciało płazińców umożliwia efektywną wymianę gazów na drodze dyfuzji. Silnie rozgałęzione jelito środkowe, różnokształtne komórki parenchymy i płyn tkankowy wypełniający jamę ciała uczestniczą w rozprowadzaniu substancji odżywczych do wszystkich części ciała.

U nicieni w rozprowadzaniu substancji odżywczych uczestniczy płyn surowiczy wypełniający jamę ciała (pseudocel). Substancje odżywcze, tlen i zbędne metabolity rozpuszczają się w nim, dyfundując do i z komórek. Ruchy ciała zwierzęcia wprawiają płyn w ruch, co ułatwia rozprowadzanie zawartych w nim substancji.

Aby osiągnąć dalszy wzrost ciała, zwierzęta musiały wykształcić system umożliwiający szybki transport substancji na duże odległości – układ krążenia.

U zwierząt kręgowych występuje układ krążenia składający się z dwóch części: układu krwionośnego i układu limfatycznegoukład limfatyczny, układ chłonnyukładu limfatycznego.

U zwierząt bezkręgowych nie występuje układ limfatyczny.

W skład układu krążenia większości zwierząt wchodzą:

1. pompa – zazwyczaj jest nią serce (rzadziej funkcję tłoczenia krwi pełni tętniące naczynie krwionośne);

2. naczynia (tętnice, naczynia włosowate, żyły, naczynia limfatyczne) lub przestrzeń jamy ciała – tworzące system, w którym krew krąży między sercem a narządami;

3. płyn (krewkrewkrew, limfalimfa, chłonkalimfa lub hemolimfahemolimfahemolimfa).

Rola układu krwionośnego:

• transportuje tlen z narządów oddechowych do komórek ciała, gdzie jest on wykorzystywany jako substrat oddychania wewnątrzkomórkowego;

• transportuje dwutlenek węgla z komórek ciała do narządów oddechowych, gdzie na drodze wymiany gazowej zostaje on usunięty do otoczenia;

• transportuje substancje odżywcze wchłonięte w układzie pokarmowym do komórek ciała, gdzie związki te są wykorzystywane w procesach metabolicznych;

• transportuje produkty uboczne przemiany materii z komórek ciała do narządów wydalniczych, gdzie usuwane są do otoczenia;

• transportuje hormony z gruczołów dokrewnych do narządów i komórek docelowych;

• rozprowadza energię cieplną z narządów wewnętrznych do powierzchniowych części ciała, gdzie nadmiar ciepła ulega rozproszeniu i wypromieniowaniu na zewnątrz;

• uczestniczy w reakcjach odpornościowych, broniąc organizmu przed chorobotwórczymi mikroorganizmami;

• uczestniczy w zachowaniu względnej równowagi wewnętrznej ustroju.

Rola układu limfatycznego:

• gromadzi i zwraca do krwi płyn tkankowy – limfę;

• uruchamia mechanizmy odpornościowe organizmu w razie infekcji;

• wchłania tłuszcze z układu pokarmowego.

Wyróżnia się dwa typy układu krążenia:

• Krążenie otwarte, w którym krew wylewa się z otwartych naczyń krwionośnych do jamy ciała, skąd po opłukaniu narządów wewnętrznych powraca bezpośrednio do serca lub do naczyń krwionośnych prowadzących krew w stronę serca. Wymiana substancji między krwią a komórkami ciała ma charakter bezpośredni. Krążąca w układzie krew ma zazwyczaj niskie ciśnienie, dlatego jej przepływ jest stosunkowo wolny, ale też mniej kosztowny pod względem nakładów energetycznych. Ten typ układu krążenia występuje wyłącznie u zwierząt bezkręgowych.

• Krążenie zamknięte, w którym krew krąży w zamkniętym systemie naczyń krwionośnych między sercem a narządami wewnętrznymi. Wymiana substancji między krwią a komórkami ciała ma charakter pośredni. Specjalna budowa naczyń włosowatych oraz obecność płynu tkankowego wspomagają wymianę substancji między krwią i komórkami ciała. Krążąca w układzie zamkniętym krew ma zazwyczaj wysokie ciśnienie, dlatego jej przepływ jest stosunkowo szybki i umożliwia szybkie dostarczenie tlenu oraz substancji odżywczych u większych i bardziej aktywnych zwierząt. Ten typ układu krążenia występuje u zwierząt kręgowych i pierścienic.

Za transport gazów oddechowych odpowiadają barwniki oddechowebarwniki oddechowebarwniki oddechowe, czyli białka zdolne do nietrwałego łączenia się z tlenem i dwutlenkiem węgla. U zwierząt bezkręgowych barwniki oddechowe są rozpuszczone w osoczu krwi. Z kolei u zwierząt kręgowych barwnik oddechowy – hemoglobinahemoglobinahemoglobina – jest zamknięty w komórkach erytrocytówerytrocytyerytrocytów.

Układ krążenia pierścienic to układ typu zamkniętego, w którym krew krąży w zamkniętym systemie naczyń. Brak w nim serca. Przepływ krwi w układzie jest możliwy dzięki skurczom naczynia grzbietowego i pięciu par naczyń okrężnych. Barwniki oddechowe są rozpuszczone w osoczu krwi.

U stawonogów, mięczaków i szkarłupni układ krążenia jest różnie wykształcony, w zależności od aktywności metabolicznej zwierzęcia.

Stawonogi mają otwarty układ krążenia, składający się z: serca, naczyń krwionośnych i hemolimfy. Rurkowate serce jest podzielone na kilka pęcherzykowatych komór, ułożonych jedna za drugą i przedzielonych zastawkami. W ścianie serca obecne są otwory, tzw. ostia, przez które hemolimfa napływa do serca. Serce jest otoczone workiem osierdziowym i położone po grzbietowej stronie ciała. Skurcze serca pompują hemolimfę do naczyń krwionośnych, które się otwierają, a wylewająca się do jam ciała hemolimfa opłukuje narządy wewnętrzne.

Większość mięczaków ma układ krążenia typu otwartego, składający się zazwyczaj z: serca, naczyń krwionośnych i hemolimfy. Serce tłoczy hemolimfę do naczyń krwionośnych, które prowadzą ją do hemocelu. Po obmyciu tkanek hemolimfa wpływa do naczyń prowadzących do skrzeli, gdzie wzbogacana jest w tlen, a następnie wraca do serca.

Szybko poruszające się głowonogi, np. mątwy i ośmiornice, wymagają bardziej wydajnego systemu transportu wewnętrznego, dlatego mają zamknięty układ krążenia. Ich serce składa się z dwóch przedsionków i komory. Całość otoczona jest workiem osierdziowym i leży po grzbietowej stronie ciała. Komora pompuje utlenowaną krew do tętniczych naczyń krwionośnych, które otwierają się od zatok ciała. Wylewająca się z nich krew obmywa tkanki i narządy, po czym, odtlenowana, kierowana jest żylnymi naczyniami krwionośnymi do skrzeli. Wzmocnienie przepływu odtlenowanej krwi następuje dzięki skurczom dwóch serc skrzelowychserce skrzeloweserc skrzelowych, będących kurczliwymi odcinkami naczyń krwionośnych.

U szkarłupni występuje otwarty układ krążenia, który uległ silnej redukcji. Brak w nim serca, a hemolimfa tłoczona jest przez tętniące naczynie krwionośne. Transport substancji w organizmie wspomagany jest przez układ wodnyukład wodnyukład wodny.

Więcej na temat układu wodnego znajdziesz w e‑materiale: Układ wodny szkarłupniPC5P22uxWUkład wodny szkarłupni.

Układ krążenia zwierząt kręgowych cechuje wspólny plan budowy. Jest to układ typu zamkniętego.

W skład układu krążenia zwierząt kręgowych wchodzą:

• układ krwionośny (serce, tętnice, żyły, naczynia krwionośne włosowate, krew);

• układ limfatyczny (grasica, śledziona, węzły chłonne, u ptaków bursa Fabrycjusza, limfatyczne naczynia włosowate, limfa).

Serce kręgowców ma postać worka podzielonego na części, tzw. jamy, które oddzielone są od siebie zastawkami. Obecność zastawek wymusza jeden kierunek przepływu krwi przez serce. Dzięki rytmicznym skurczom i rozkurczom serca możliwy jest obieg krwi w zamkniętym systemie naczyń krwionośnych.

Tętnice odprowadzają krew z serca do naczyń krwionośnych włosowatych. Te cienkie naczynia tworzą silnie rozgałęzioną sieć, która oplata tkanki i narządy organizmu. Dzięki temu umożliwiają wymianę substancji między krwią a komórkami ciała. Naczynia włosowate stopniowo przechodzą w żyły, które doprowadzają krew do serca.

Krew kręgowców zawiera elementy morfotyczne: erytrocyty, leukocytyleukocytyleukocyty i trombocytytrombocytytrombocyty, które unoszą się w osoczu. Wewnątrz erytrocytów obecny jest barwnik oddechowy – hemoglobina. Krew transportuje m.in. składniki odżywcze, gazy i hormony.

Limfa (chłonka) ma skład podobny do płynu międzykomórkowego i do osocza krwi. Zawiera dużo produktów trawienia tłuszczów, które wchłaniane są w jelicie. Przepływ limfy jest jednokierunkowy dzięki obecności zastawek i kurczliwych odcinków naczyń limfatycznych – serc limfatycznych (nie występują u ssaków), lub – u ssaków – dzięki uciskowi sąsiednich mięśni. Układ limfatyczny funkcjonalnie wspomaga układ krwionośny. Jest drogą migracji krwinek białych – głównie limfocytów, uczestniczących w procesach odpornościowych. Bierze udział w transporcie jonów, cukrów, białek i tłuszczów.

Pojawienie się drugiego obiegu krwi przyczyniło się do zmian w budowie serca: u płazów i gadów obecne są dwa przedsionki i jedna komora, a u ptaków i ssaków –dwa przedsionki i dwie komory.

Obecność jednej komory sprawia, że krew utlenowana (z lewej strony serca) i krew odtlenowana (z prawej strony serca) częściowo mieszają się ze sobą. Jednak w sercach płazów i gadów występują struktury ograniczające ten proces, np. zastawka spiralna w stożku tętniczym lub częściowa przegroda komorowa.

Najbardziej zaawansowaną budowę mają serca ptaków i ssaków, u których wykształcenie całkowitej przegrody komorowej umożliwiło rozdzielenie krwi utlenowanej i odtlenowanej. Obecność dwóch przedsionków i dwóch komór zapewnia sprawny transport krwi utlenowanej o wysokiej zawartości tlenu do komórek ciała. Odpowiednia podaż tlenu pozwala na dużą aktywność metaboliczną i utrzymanie stałej temperatury ciała.

Słownik