Blutkreislauf
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Der Blutkreislauf ist das Strömungssystem des Blutes, das vom Herz und, wenn vorhanden, einem Netz aus Blutgefäßen (kardiovaskuläres System) gebildet wird. Seine Aufgabe besteht darin, jede einzelne Körperzelle mit Sauerstoff und Nährstoffen zu versorgen. Des Weiteren werden im Blutkreislauf Stoffwechselprodukte, Hormone und Abfallprodukte, wie Kohlendioxidund andere Stoffwechselreste transportiert.
Bedingt durch die Entwicklungsgeschichte der Tiere gibt es jedoch unterschiedlich ausgeprägte Arten von Kreisläufen:
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Offener Blutkreislauf
Bei einem offenen Blutkreislauf kreist das Blut in den Körperhöhlen. Vor allem bei Gliederfüßern und Weichtieren wird das Blut vom Herzen in kurze Blutgefäße und von dort in alle Körperhöhlen gepumpt, bis es schließlich ins Herz zurückfließt. Das Blut fließt dabei langsam und mit geringem Druck.
Geschlossener Blutkreislauf
Bei allen Wirbeltieren fließt das Blut immer durch ein geschlossenes Netz aus Blutgefäßen, das alle lebenden Zellen erreicht. Der Durchmesser der Blutgefäße wird dabei in Richtung Körperzelle immer kleiner, in Richtung Herz dagegen immer größer. Herz, Blutgefäße und Blut bildet dabei das sogenannte Herz-Kreislauf-System. Das geschlossene Kreislaufsystem teilt sich entwicklungsgeschichtlich noch einmal auf und trennt die wechselwarmen von den gleichwarmen Wirbeltieren:
Einfacher Kreislauf
Bei Fischen, Amphibien und Reptilien wird das Blut in einem einzigen Kreislauf vom Herzen durch die Atmungsorgane in den Körper und wieder zurück gepumpt.
Doppelter Kreislauf
Bei Vögeln und Säugetieren sind die Blutgefäße in zwei Kreisläufen organisiert; dem Lungenkreislauf und dem Körperkreislauf.
Das Herz an sich kann durchaus als in zwei Hälften geteilt betrachtet werden, obwohl es sich im gesamten um ein einziges Organ handelt. Jede dieser Hälften hat eine andere Aufgabe zu erfüllen. Durch das von den beiden Herzhälften erzeugte Druckgefälle strömt das Blut im Körperkreislauf zwischen linker und rechter Herzhälfte und im Lungenkreislauf zwischen rechter und linker Herzhälfte.
Das Blut, welches im rechten Herzen ankommt, wird weiter in den Lungenkreislauf gepumpt. Dort gibt es das im Körper aufgenommene Kohlendioxid ab und nimmt wieder Sauerstoff auf. Das Blut strömt dann zum linken Herzen und wird von dort wieder in den Körperkreislauf gepumpt.
Die Existenz zweier Blutkreisläufe (Körper- und Lungenkreislauf) hat wichtige Vorteile:
- Der Druck kann in beiden Kreisläufen unterschiedlich sein. Im Lungenkreislauf ist er erheblich niedriger, so dass eine geringere Wanddicke in den Lungen für einen besseren Gasaustausch möglich ist. Der Sauerstoff wird durch Diffusion ausgetauscht. Der erheblich höhere Druck im Körperkreislauf macht Säugetiere oder Vögel erheblich leistungsfähiger, weil Sauerstoff schneller in die verbrauchenden Zellen gelangt.
- Die Lunge mit ihren Kapillaren funktioniert als Filter gegen Thromben u.ä., bevor das Blut von der linken Herzseite u.a. zum Gehirn gepumpt wird. Die Lunge hat dazu thrombenlösende Eigenschaften.
Hämodynamisch gesehen ist der Blutkreislauf eines Säugetieres/Vogels eine Parallelschaltung verschiedener Strömungswiderstände mit zwei in Reihe geschalteten Pumpen. Eine Pumpe repräsentiert das linke Herz mit den parallel geschalteten Strömungswiderständen (wie Organe, Muskeln und Haut, Gehirn, Verdauungssystem und Koronarsystem). Die andere Pumpe wird durch das rechte Herz dargestellt, an ihr ist nur ein Strömungswiderstand angeschlossen, die Lunge.
Da das Herz rhythmisch schlägt (Verdrängungspumpe), könnte man nun annehmen, dass sich auch das Blut rhythmisch durch die Gefäße bewegt. Zum Teil ist das auch so, wie man am Pulsschlag spürt, aber die Strömungsgeschwindigkeit schwankt nur recht gering. Da die Gefäße elastisch sind, fungieren sie als Druckspeicher. Während der Systole (linke Herzkammer kontrahiert, Blut wird in die Aorta gedrückt) breitet sich eine Druckwelle von der Aorta ausgehend (genauer gesagt, stromab der Aortenklappe) durch das arterielle System aus. Durch die lokale Druckerhöhung weitet sich das Gefäß und speichert so einen Teil der Energie. Während der Diastole (es strömt kein Blut aus dem linken Herzen) kann nun die in der Gefäßwand gespeicherte Energie wieder an das Blut abgegeben werden. Man bezeichnet das auch als Windkesseleffekt. In der Aorta schwankt so der Blutdruck zwischen 120 mmHg und 80 mmHg beim Menschen. Würde der Druck nicht durch die elastischen Gefäße gespeichert werden können, so würde der Druck in der Aorta wesentlich dramatischer schwanken. Interessanterweise würde im zeitlichen Mittel aber wesentlich weniger Blut durch die Gefäße strömen, da viel Strömungsenergie für das ständige Beschleunigen des Blutes aufgezehrt würde.
Die Druckwelle bewegt sich beim jungen, erwachsenen Menschen mit etwa 6 Meter pro Sekunde, beim alten Menschen verdoppelt sich die Geschwindigkeit, da mit zunehmenden Lebensalter die Gefäßwände immer unelastischer werden, vermindert sich der Druckspeichereffekt mit dem Lebensalter immer mehr und der Volumenstrom reduziert sich. Natürlich gibt es noch weitere Effekte, die die Blutströmung beeinflussen können: Ablagerungen in den Gefäßen, Rückgang der Pumpleistung des Herzens usw.
Die Verminderung der Kreislauftätigkeit auf das lebenswichtige Maß nennt man Kernkreislauf. Hierbei zirkuliert das Blut nur noch durch die inneren Organe, und das Lebewesen ist bewusstlos.
Geschichte
- Ibn an-Nafis, ein arabischer Arzt und Anatom (+ 1228) entdeckte als Erster, dass das Blut in einem Kreislauf durch die Lunge fließt. Seine Erkenntnisse gelangte jedoch nicht bis in den europäischen Raum.
- Erstmalig korrekt beschrieben wurde der Blutkreislauf durch William Harvey (1628), nachdem für 14 Jahrhunderte die Ansichten Galens die medizinische Lehrmeinung bestimmt hatten.
- Wie das Blut vom arteriellen in den venösen Schenkel kommt, konnte allerdings erst Marcellus Malpighi mit seiner Entdeckung der Kapillaren erklären.
Literatur
- Kompaktwissen Biologie, Dorling Kindersley Verlag, Starnberg, ISBN 3-8310-9025-4
- José Tola, Die faszinierende Welt der Tiere, Bassermann'sche Verlagsbuchhandlung, Niedernhausen, ISBN 3-8094-0032-7
