Le système circulatoire sert à déplacer du sang vers un ou plusieurs sites où il peut être oxygéné et où les déchets peuvent être éliminés. La circulation sert alors à apporter du sang nouvellement oxygéné aux tissus du corps. Comme l'oxygène et d'autres produits chimiques diffusent hors des cellules sanguines et dans le liquide entourant les cellules des tissus du corps, les déchets se diffusent dans les cellules sanguines pour être emportés. Le sang circule à travers des organes tels que le foie et reins où les déchets sont enlevés et retournés à la poumons pour une nouvelle dose d'oxygène. Et puis le processus se répète. Ce processus de circulation est nécessaire pour la durée de vie cellules, les tissus et même l’organisme tout entier. Avant de parler de la cœur, nous devons donner un bref aperçu des deux grands types de circulation rencontrés chez les animaux. Nous discuterons également de la complexité progressive du cœur à mesure que l'on remonte l'échelle évolutive.
De nombreux invertébrés n'ont pas du tout de système circulatoire. Leurs cellules sont suffisamment proches de leur environnement pour que l'oxygène, les autres gaz, les nutriments et les déchets se diffusent simplement depuis et vers leurs cellules. Chez les animaux à plusieurs couches de cellules, en particulier les animaux terrestres, cela ne fonctionnera pas, car leurs cellules sont trop éloignées de l'environnement extérieur pour une osmose simple et
la diffusion pour fonctionner assez rapidement dans l'échange des déchets cellulaires et du matériel nécessaire avec l'environnement.Systèmes circulatoires ouverts
Chez les animaux supérieurs, il existe deux principaux types de systèmes circulatoires: ouvert et fermé. Les arthropodes et les mollusques ont un système circulatoire ouvert. Dans ce type de système, il n'y a ni véritable cœur ni capillaires comme on en trouve chez l'homme. Au lieu d'un cœur, il y a vaisseaux sanguins qui agissent comme des pompes pour forcer le sang. Au lieu des capillaires, les vaisseaux sanguins se rejoignent directement avec les sinus ouverts. Le «sang», en fait une combinaison de sang et de liquide interstitiel appelé «hémolymphe», est expulsé des vaisseaux sanguins vers de grands sinus, où il baigne en fait les organes internes. D'autres vaisseaux reçoivent du sang forcé de ces sinus et le conduisent vers les vaisseaux de pompage. Il est utile d'imaginer un seau avec deux tuyaux qui en sortent, ces tuyaux reliés à une ampoule compressible. Lorsque l'ampoule est pressée, elle force l'eau vers le seau. Un tuyau injectera de l'eau dans le seau, l'autre aspire l'eau du seau. Il va sans dire que ce système est très inefficace. Les insectes peuvent se débrouiller avec ce type de système car ils ont de nombreuses ouvertures dans leur corps (spiracles) qui permettent au "sang" d'entrer en contact avec l'air.
Systèmes circulatoires fermés
Le système circulatoire fermé de certains mollusques et de tous les vertébrés et invertébrés supérieurs est un système beaucoup plus efficace. Ici, le sang est pompé à travers un système fermé de artères, veines, et capillaires. Les capillaires entourent le organes, en veillant à ce que toutes les cellules aient une chance égale de se nourrir et d'éliminer leurs déchets. Cependant, même les systèmes circulatoires fermés diffèrent lorsque nous progressons vers le haut de l'arbre évolutif.
L'un des types les plus simples de systèmes circulatoires fermés se trouve dans les annélides comme le ver de terre. Les vers de terre ont deux vaisseaux sanguins principaux - un vaisseau dorsal et un vaisseau ventral - qui transportent le sang vers la tête ou la queue, respectivement. Le sang est déplacé le long du vaisseau dorsal par des vagues de contraction dans la paroi du vaisseau. Ces ondes contractibles sont appelées «péristaltisme». Dans la région antérieure du ver, il y a cinq paires de vaisseaux, que nous appelons vaguement "coeurs", qui relient les vaisseaux dorsal et ventral. Ces vaisseaux de connexion fonctionnent comme des coeurs rudimentaires et forcent le sang dans le vaisseau ventral. Étant donné que le revêtement extérieur (l'épiderme) du ver de terre est si mince et est constamment humide, il existe de nombreuses possibilités d'échange de gaz, ce qui rend ce système relativement inefficace possible. Il existe également des organes spéciaux dans le ver de terre pour l'élimination des déchets azotés. Pourtant, le sang peut refluer et le système n'est que légèrement plus efficace que le système ouvert d'insectes.
Coeur à deux chambres
Lorsque nous arrivons aux vertébrés, nous commençons à trouver de réelles efficacités avec le système fermé. Les poissons possèdent l'un des types les plus simples de vrais coeurs. Le cœur d'un poisson est un organe à deux chambres composé d'un oreillette et d'un ventricule. Le cœur a des parois musculaires et une valve entre ses cavités. Le sang est pompé du cœur vers les branchies, où il reçoit de l'oxygène et se débarrasse du dioxyde de carbone. Le sang se déplace ensuite vers les organes du corps, où les nutriments, les gaz et les déchets sont échangés. Cependant, il n'y a pas de division de la circulation entre les organes respiratoires et le reste du corps. C'est-à-dire que le sang voyage dans un circuit qui emmène le sang du cœur aux branchies aux organes et au cœur pour recommencer son voyage détourné.
Coeur à trois chambres
Grenouilles ont un cœur à trois chambres, composé de deux oreillettes et d'un seul ventricule. Le sang sortant du ventricule passe dans une aorte fourchue, où le sang a une chance égale de voyager à travers un circuit de vaisseaux menant aux poumons ou un circuit menant aux autres organes. Le sang revenant au cœur des poumons passe dans un oreillette, tandis que le sang revenant du reste du corps passe dans l'autre. Les deux oreillettes se vident dans le ventricule unique. Bien que cela garantisse que du sang passe toujours dans les poumons puis retourne au cœur, le mélange de du sang oxygéné et désoxygéné dans le ventricule unique signifie que les organes ne sont pas saturés de sang oxygène. Pourtant, pour une créature à sang froid comme la grenouille, le système fonctionne bien.
Coeur à quatre chambres
Les humains et tous les autres mammifères, ainsi que les oiseaux, coeur à quatre chambres avec deux oreillettes et deux ventricules. Le sang désoxygéné et le sang oxygéné ne sont pas mélangés. Les quatre chambres assurent un mouvement efficace et rapide du sang hautement oxygéné vers les organes du corps. Cela aide à la régulation thermique et aux mouvements musculaires rapides et soutenus.