 |
Alligatorn verkar rätt så avslappad på denna bild. Krokodildjuren är ensamma bland kräldjuren om att ha ett fyrrummigt hjärta! Men den ena aortabågen utgår från höger kammare, precis som lungartären. Dessutom finns det ett hål som förbinder de båda aortabågarna. Detta gör att hjärtat kan fungera både som ett fyrrummigt hjärta och som ett trerummigt. Copyright 1996 Corel Corporation. |
|
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. Och det kan till och med vara fördelaktigt att ha ett trerummigt hjärta.
Fyrrummiga hjärtan hos däggdjur och fåglar
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. Texten fortsätter under bilden.
 |
 |
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, det vill säga 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.
Läs om hur däggdjurens hjärta fungerar under fostertiden och om hur hjärtats klaffar fungerar på en annan sida.
Trerummiga hjärtan hos groddjur och reptiler
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, vilket förmodligen är energibesparande. Detta gör de när lungorna inte användes under dykning, till exempel 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. Texten fortsätter under bilden.
 |
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. Lungor saknas helt hos salamandrar inom familjen Plethodontidae. Dessa salamandrar andas huvudsakligen via huden. Vår vanliga groda (Rana temporaria) 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. Läs om hur groddjur ock kräldjur skiljer syrerikt blod från syrefattigt på en annan sida.
Vad är fördelen med att ha fyra rum i hjärtat och två skilda kretslopp?
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. Texten fortsätter under bilden.
 |
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. Klaffen i början av lungartären fungerar som en slutmuskel och kan strypa blodflödet till lungorna i mer eller mindre hög grad. Se texten nedan för ytterligare förklaringar. |
|
Krokodildjurens fyrrummiga hjärta
Krokodilerna då? Jo, krokodilernas cirkulation fungerar normalt som vår. Se på bilden ovan. Med sitt fyrrummiga hjärta kan de ha två separata seriekopplade kretslopp, precis som vi däggdjur. Men krokodilerna kan 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. Klaffen till höger kammares aorta är stängd, eftersom blodtrycket är högre i aortorna än i höger kammare. Det finns ett hål som förbinder de båda aortorna (foramen Panizzae). Blod från vänster kammare pumpas i större eller mindre utsträckning 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 däggdjur. Den har också ett lägre tryck i lungkretsloppet än i kroppskretsloppet, precis som vi.
Men krokodilen kan strypa blodflödet till lungorna, bland annat genom en slutmuskel, som fungerar som en ventil i början av lungartären. 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 som i den högra bilden ovan. Krokodilen har nu två parallellkopplade kretslopp, precis som groddjur och kräldjur. Krokodilerna använder sig kanske av denna möjlighet att föra över blod från lungkretsloppet till kroppskretsloppet när de dyker eller när de håller andan länge på land. Om syreförrådet i lungorna är litet eller förbrukat, har lungkretsloppet ingen funktion. Detta är därför troligen energibesparande att pumpa en mindre mängd blod till lungorna.
En annan möjlighet är att krokodilerna pumpar ut syrefattigt blod i den ena aortan för att underlätta avsöndringen av saltsyra till magsäcken. Syrefattigt blod är nämligen också försurat av koldioxid, som ger upphov till kolsyra. Därmed har detta blod en högre halt av vätejoner. Om halten av vätejoner är hög i det blod som når magsäcken, krävs det mindre energi för att aktivt transportera in vätejoner i magsäckens hålrum. Krokodiler behöver ha en mycket sur magsaft för att kunna lösa upp de stora köttstycken och skelettben, som de sväljer. De tuggar nämligen inte födan.
Man skulle kunna hävda att krokodilerna har det bästa hjärtat bland ryggradsdjuren. Deras hjärta tycks i varje fall kombinera fyrrummighetens fördelar med trerummighetens. Men man har ännu inte fullständigt förstått hur krokodilhjärtat fungerar.
Krokodilerna är, näst efter fåglarna, de utdöda dinosauriernas närmaste nu levande släktingar. Fåglarna räknas numera som en nu levande undergrupp bland dinosaurierna, medan de krokodilartade reptilerna bildar en egen grupp. Hade dinosaurierna ett "krokodilhjärta" eller ett "fågelhjärta"? Man har hittat ett dinosauriefossil som troddes innehålla ett bevarat hjärta. Nyare studier tyder dock på att denna struktur inte är ett hjärta, utan helt av oorganiskt ursprung. Men en rimlig gissning är att de utdöda dinosaurierna hade ett fyrrummigt hjärta och samma cirkulatoriska kopplingsschema som fåglarna. Fåglarna är ju levande dinosaurier.
Läs om hur fiskarnas och bläckfiskarnas hjärtan fungerar och om hur insekternas hjärta fungerar på andra sidor. 2001, 2013, 2014.
Referenser
Texten har uppdaterats och utökats år 2013.
J. Hecht: Wild at heart. Were dinosaurs pumped up for a racy lifestyle? (New Scientist 166:8, 29 april 2000).
R.W. Hill, G.A. Wyse, and M. Anderson: Animal Physiology (3rd ed, Sinauer, 2012).
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).
P.C. Withers: Comparative Animal Physiology (Saunders College Publishing, 1992).
Till början på sidan
Till "Djurfakta"
|
