循环系统概述
循环系统(又称心血管系统)是生物体内部的运输网络,用于在体内输送氧气、二氧化碳、激素、代谢产物等营养物质。该系统存在于脊椎动物及大多数无脊椎动物中,但结构与功能因物种而异。
在人体中,循环系统由血液、血管(动脉、静脉、毛细血管)和心脏组成。心脏作为肌肉泵,通过规律收缩推动血液在血管中流动。血液中的红细胞富含血红蛋白,负责将氧气输送至全身细胞。淋巴系统(包括淋巴管)将组织间液转化为淋巴液,最终汇入静脉系统,亦属于循环系统的一部分。
人类及其他哺乳动物拥有双循环系统:右心室将缺氧血通过肺动脉泵入肺部进行氧合(肺循环);左心室则通过主动脉将富氧血输送至全身组织(体循环)。
人类心血管系统
人类循环系统包含两个主要回路:
- 体循环:体动脉(红色标识)、体静脉(蓝色标识)
- 肺循环:肺动脉(红色标识)、肺静脉(蓝色标识)
核心组件为心脏、血液和血管。成人心脏约重200-350克,含四个腔室;血液总量约5升(占体重7%),由血浆、红细胞、白细胞和血小板组成。静息状态下,血液每分钟完成一次循环;剧烈运动时可达每分钟六次。
系统功能
- 将肺部氧气输送至组织,将组织二氧化碳运回肺部排出
- 向全身组织分配营养物质
- 将细胞代谢废物运送至肾脏形成尿液
- 将待代谢物质输送至肝脏
- 分配内分泌腺产生的激素
- 通过循环白细胞和抗体抵御病原体
血管系统
血管分为动脉(离心血流)和静脉(向心血流)。动脉分支为小动脉,再形成无肌肉层的毛细血管——物质交换在此发生。回流路径为:毛细血管→小静脉→静脉。
血液与淋巴
血液是液态结缔组织,含固相成分(白细胞、红细胞、血小板)及液相成分(血浆)。淋巴为透明液体,源于毛细血管渗出的组织间液,经淋巴管收集后汇入锁骨下静脉。
人类心脏
心脏位于胸腔中部偏左(约2/3在左胸腔),重约200-350克。其四腔结构包括:右心房通过三尖瓣连接右心室,左心房通过二尖瓣连接左心室。心跳由窦房结(右心房)自动触发,经房室结传导至心室。静息时心脏每分钟泵血5升(75毫升/次搏),70年人生中约搏动26亿次。每次心跳包含收缩期(sístole)与舒张期(diástole),两次心跳间心脏休息约0.4秒。
心脏循环
- 上腔静脉(头臂血流)与下腔静脉(躯干血流)汇入右心房
- 右心房→三尖瓣→右心室→肺动脉→肺部毛细血管(氧合)
- 氧合血经肺静脉→左心房→二尖瓣→左心室→主动脉→全身动脉
肺循环
右心室将缺氧血泵入肺动脉,经肺泡毛细血管完成气体交换(氧合),氧合血通过四条肺静脉返回左心房。
体循环
左心室将氧合血经主动脉输送至全身,经毛细血管网后,缺氧血通过腔静脉系统回流至右心房。体循环路径远长于肺循环。
脑循环
大脑占体重2%却消耗16%心输出量(750-1250ml/分钟)。脑血供依赖颈内动脉与椎动脉汇合形成的威利斯环,该环通过前/后交通动脉连接血管,确保压力均衡、供血稳定及阻塞时的替代通路。
肾循环
肾脏接受1200ml/分钟血流量(占心输出量20%),其特征为双重毛细血管网:肾动脉→入球小动脉→肾小球毛细血管→出球小动脉→管周毛细血管→肾静脉。
门脉系统
- 肝门脉系统:消化道静脉血(含消化产物)→肝窦状隙→肝静脉→下腔静脉
- 垂体门脉系统:颈内动脉→正中隆起毛细血管→垂体门静脉→腺垂体毛细血管→颈内静脉
- 肾门脉系统:入球小动脉→肾小球→出球小动脉
循环系统疾病
心血管疾病是西方国家首要死因(西班牙1999年占死亡总数36%),主要包括冠心病(含心肌梗死)、心力衰竭及脑血管意外。动脉粥样硬化是主要病理基础,与缺乏运动、吸烟、高盐高脂饮食等不健康生活方式密切相关。高血压、糖尿病及高胆固醇血症等血管风险因素需医学管控。
循环系统类型
闭合与开放系统
- 闭合系统:血液在血管内循环(如脊椎动物)
- 开放系统:以血淋巴替代血液,在体腔"血窦"中循环(如节肢动物、软体动物中的螺类)
单循环与双循环
- 单循环系统:鱼类心脏仅含一房一室,血液全程仅经心脏一次
- 双循环系统:
- 不完全双循环:两栖类与爬行类心室未完全分隔,存在动静脉血混合
- 完全双循环:鸟类与哺乳类具四腔心脏,动静脉血严格分离
无脊椎动物循环
- 昆虫:开放系统,血淋巴通过管状心脏(具侧向心孔)泵入血窦
- 环节动物:闭合系统,含血红蛋白的血液在背/腹血管中循环(如蚯蚓具五对"心脏")
- 头足类:闭合系统,血淋巴含血蓝蛋白,由三颗心脏驱动(一心室+两鳃心)
脊椎动物循环
鱼类
单循环、闭合系统。管状心脏含静脉窦、心房、心室,血液→鳃部氧合→全身→回心。
两栖类
不完全双循环。三腔心脏(两房一室),左心房接收肺静脉氧合血,右心房接收体静脉缺氧血,心室存在少量混合。动脉导管连接肺动脉与主动脉。
爬行类
不完全双循环。三腔心脏(两房一心室),心室具部分隔膜(鳄类除外)。心室同时输出肺循环与体循环血流。
鸟类与哺乳类
完全双循环。四腔心脏严格分隔动静脉血。鸟类红细胞呈椭圆形且含细胞核。
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