1.Funktionen des Blutes

  • Transport der Atemgase
  • Ernährung der Zellen und Gewebe
  • Abtransport der u.U. toxischen STW-Produkte
  • Wärmetransport
  • Pufferfunktion (Säure-Base-Gleichgewicht)
  • chemische Steuerung des Gesamtorganismus durch Transport von Hormonen
  • Abwehrfunktion (Transport von weißen Blutkörperchen und Antikörpern)

Homöostase: Selbstregulation oder Homöostase (griechisch - Gleich-Stand) die Fähigkeit eines Systems, sich durch Rückkopplung selbst innerhalb gewisser Grenzen in einem stabilen Zustand zu halten.

2.Grundlegende Organisation

  • höhere Tiere: Gefäßsystem, da gerichteter Blutsrom nötig (größere Masse, gesteigerter STW, verstärkte motorische Aktivität), Aufrechterhaltung des Blutdrucks
  • niedere Tiere: freie Diffusion der zu transportierenden Teilchen
  • teilweise Ausgleich durch Gastrovaskularsystem (Plathelminthes, Medusen,...) oder Coelomkanäle möglich
  • Wände sind kontraktil, auch Bewegung des Tieres spielt Rolle bei Verteilung des Blutes (bei manchen Tieren einziger Antrieb)

3.Verschiedene Herz-Kreislauf-Systeme

Gastrovaskularsystem

  • CNIDARIA, PLATHELMINTHES
  • nur wenigschichtige Körperwand-->kein Kreislaufsystem nötig!
  • Gastrovaskularsystem=Gastralraum mit Ausläufern, Diffusionswege kurz gehalten
  • nur eine Austauschöffnung zur Umgebung

Offenes und geschlossenes Kreislaufsystem

  • Komponenten: Blut+Blutgefäße+Herz
  • offenes Kreislaufsystem: Blut umströmt Organe direkt
  • PLATHELMINTHES, MOLLUSCA, ANNELIDA, ARTHROPODA, TUNICATA...
  • keine Trennung zwischen Blut und interstitieller Flüssigkeit: Hämolymphe
  • ein Herz oder mehrere Herzen - Ostienherzen
  • Herzen pumpen Hämolymphe zu Organen
  • beim Erschlaffen kehrt Hämolymphe über Ostien (=ventilartige Poren) in Herzen zurück
  • Zirkulation durch Bewegung des Tieres unterstützt
  • geschlossenes Kreislaufsystem: Blut nur im Blutgefäßsystem
  • ANNELIDA, CEPHALOPODA, CHORDATA etc.
  • Gefäße verzweigen sich (siehe Mikrozirkulation!)
  • Zirkulation geht mit geschlossenem Kreislauf immer schneller als mit offenem (wegen der Herzen)

Annelida

  • teils offen, teils geschlossen
  • Beispiel Regenwurm: geschlossen
  • ein Rückengefäß, zwei Bauchgefäße, verbunden durch Ringgefäße und Kapillaren
  • Rückengefäß pumpt Blut nach vorn und ist also das Hauptherz, vordere Ringgefäße bilden Lateralherzen (hat man bei der Präparation sehr schön gesehen), die Blut nach unten zu den Bauchgefäßen pumpen

Arthropoda

  • Ostienherz ist eine Apomorphie -->offen
  • Gasaustausch über Tracheen, die direkt zu einzelnen Zellen(!) ziehen (wäre sonst viel zu langsam)

Chordata

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  • Arterienbögenpaare gehen im Bereich der Kiemenspalten ab (6 Stück)
  • Blut gelangt über Bulbus in Kiemenkreislauf und wird mit O2 angereichert
  • Kiemenkapillaren--> Aorta dorsalis transportiert Blut in Körperkreislauf
  • Blut kehrt über sinus venosus in Herz zurück
  • zwei Kapillarnetze hintereinander-->Blut strömt relativ langsam zu den Organen
  • durch Bewegung des Fisches unterstützt
  • Amphibia-Urodela (Frösche): 3-kammriges Herz=2Atrien+Ventrikel
  • Arterienbögen I und II sind reduziert
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Vor den Atrien befindet sich außerdem ein Sinus venosus

  • Ventrikel pumpt Blut über sich aufgabelnde Arterie in Lungen-Haut-Kreislauf und Körperkreislauf
  • Gefäß zur Lunge hin: arteria cutanea; zur Haut hin: ductus botalli; in den Körperkreislauf: carotis externa
  • Lungen-Haut-Kreislauf: Blut wird mit O2 angereichert und kehrt zum linken Atrium zurück; von dort vor allem (innerer Bau bedingt Strömungsdynamik) Transport in den Körperkreislauf
  • es findet also im Ventrikel eine DURCHMISCHUNG von O2-armem und -reichem Blut statt!
  • Körperkreislauf führt zu allen Organen außer zur Lunge und zur Haut, venöses Blut kehrt in rechtes Atrium zurück
  • Sauropsida (Bau gilt für Stammart): 4-kammriges Herz=2Ventrikel+2Atrien
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  • Septum, Reduktion des Ductus botalli: Trennung von sauerstoffarmem und -reichem Blut
  • linker Ventrikel: Aorta entspringt, teilt sich in 2 Aortenbögen (sind immer noch die Arterienbögen der Gnathostomata!)
  • links: Arteria coeliaca (Eingeweidearterien), rechts: Arteia carotis (Kopfarterien)
  • rechter Ventrikel: Arteria pulmonalis (Lungenarterie)
  • O2-armes Blut wird aus dem rechten Ventrikel zur Lunge gepumpt, angereichert und kehrt in den linken Vorhof zurück
  • O2-reiches Blut wird in den Körper gepumpt und kehrt O2-arm in den rechten Vorhof zurück; Spiel beginnt von vorn!
  • Mammalia, Aves: genauso, nur dass bei Aves der linke Aortenbogen reduziert ist, bei Mammalia der rechte

4.Bau des Gefäßsystems

  1. elastisches Bindegewebe, muss sich dehnen und zusammenziehen
  2. glatte Muskulatur und elastische Fasern
  3. Endothel, nur sehr geringer Widerstand für Blutstrom
  • Kapillaren haben nur 3. und Basalmembran, weil hier das Blut langsam ist, damit der Gasaustausch stattfinden kann
  • Arterien: 1.und 2. sehr dick, damit durch die Elastizität Blutdruck zwischen den Kontraktionen gleichbleibt; Blutdruck und Fließgeschwindigkeit sind hoch
  • in Venen ist Strom hauptsächlich durch Skelettmuskulatur angetrieben, daher in großen Venen Klappen, um Rückstrom zu verhindern

Angiogenese im menschlichen Embryo

  • vor der Entwicklung eines Blutgefäßssystems erfolgt Versorgung mit Sauerstoff und Nährstoffen über Diffusion über das extraembryonale Coelom und den Dottersack aus der Plazenta
  • Gefäße aus embyonalem Mesenchym (etwa am 17/18 Tag)
  • Angioblasten bilden erstes primitives Gefäßsystem aus endothelialen Kanälen
  • Blutbildung =Hämatogenese ab 21. Tag auf der Oberfläche des Dottersacks, ab 5. Woche im Embryo
  • Ende der 3 Woche fusionieren die endothelialen Kanäle zu einer Herzröhre, 2 dorsale Aorten entstehen am caudalen Ende verzweigen sich die Aorten je in eine Nabelarterie und Dotterarterie
  • aus dem Dottersack entstehen die paarigen Dottervenen -> bilden Subintestinalvene gleichzeitig bilden sich eine hintere- und eine vordere Kardinalvene -> vereinigt zur Kardinalvene (Ductus cuvieri) in den Sinus venosus des Herzens münden
  • am 22 Tag beginnt das Herz zu schlagen
  • vom kopfwärtsgerichteten Ende des Herzen bilden sich die paarigen Aortenbögen, die das Herz mit den dorsalen Aorten vebinden (sind den paarigen Kiemenbögen 1-4 und 6 homolog), falls sich der paarige Bogen 5 entwickelt, degeneriert er schnell am 29. Tag bildet sich das sechste Paar, wobei das zweite bis auf einen kleinen Rest zurückbildet am 35. Tag degeriert ein Stück der Aorta dorsalis, die die paarigen Aortenbögen 3 und 4 miteinander verbindet -> werden getrennt
    Blutversorgung des Kopfes (Carotiden) wird durch das 3 Paar gewährleistet aus dem 4 Paar entwickelt sich auf der rechten Seite die Schlüsselbeinarterie auf der rechten Seite degeneriert der 6 Bogen vollständig
    auf der linken seite bleibt er bis zur Geburt offen (Ductus arteriosus)
  • Pulmonalarterien entwickeln sich ursprünglich aus Teilen des 4 Paars, später Verbindung zum linken 6 Bogen
  • parallel entwickeln sich 3 Venensysteme: Dottervenen -> Vena portae (Pfortader)
    Kardinalvenen -> obere/untere Vena cava (Hohlvene)
    Nabelvene -> obliteriert nach der Geburt
  • embryonale Harnblase (Allantois), im Allantoisstiel entwickelt sich die Nabelschnur
  • vor Geburt -> keine funktionstüchtigen Lungen -> kaum Blutzirkulation über die Lungenarterien und -venen -> wegen Ductus arteriosus kann das Blut die Lunge über den Pulmonalisbogen umgehen
    Septum im Herzen nicht vollständig ausgebildet -> Durchmischung des Blutes im Herzen
  • beim Einsetzen der Lungenatmung blitatiert der Ductus arteriosus -> das Blut der Arteria pulmonalis strömt vollständig zu den Lungen und von dort über Lungenvene zurück zum Herzen
  • bei Vögeln und Säugetieren schließt sich das Foramen ovale -> vollständige Trennung der Vorhöfe

Quellen:

  1. Spektrum Verlag; Biologie; Campbell, Reece, Markl; 6 Auflage; 2003
  2. Spektrum Verlag; Grundstudium Biologie – Zoologie; Munk; 2002
  3. Thieme; Zoologie; Wehner, Gehring; 23 Auflage; 1995