第52章循环要点概述52.1动物的循环系统可分为开放式和封闭式开放循环系统和封闭循环系统：所有的脊椎动物的循环系统都是封闭的，而非脊椎动物的则是开放的。52.2血液由纵横交错的血管网传送血浆（bloodplasma）：血浆中包含看大量的溶质，如：离子、新陈代谢物、蛋白质、激素等。血细胞(bloodce11s)：血细胞包括红细胞、白细胞及血小板，它们分别担负着输氧、保卫和止血的功能。血管的特征：血液从动脉流出心脏，从静脉流回：在毛细血管中，血液与周围组织交换物质。淋巴系统（lymphaticsystem)：淋巴系统主要负责使流出循环系统的体液重新回到血液中来。52.3脊椎动物(vertebrate)的心脏经历过循序渐进的进化鱼的心脏：鱼的心脏由一列四个室组成，血液从最前面的一个室中流向鳃，然后出鳃经过体循环流入身体各部。两栖类和爬行类的循环：陆地脊椎动物有两种循环：体循环和肺循环。心脏的血液从肺流向心脏再由心脏泵至全身各处。哺乳类和鸟类的循环：哺乳类和鸟类的心脏中有完整的隔膜，将心脏左右分开。52.4心动周期(cardiaccycle)带动心血管系统心肌循环：左、右心脏总是同时休息、接受血液，然后同时将血液搏到动脉中的。电刺激（electricalexcitation）和心脏收缩：冲动(impulse)起始于心脏的某一区域而后传导至心脏各处。血流和血压：血流和血压取决于动脉的孔径及心脏泵出的血液量。动物体内所有的细胞都需要从食物分子中获得能量以维持生存。就像城市中的居民，由农村提供给他们所需食物，体内的细胞也需要“卡车”来运送食物
第 52 章 循 环 要点概述 52.1 动物的循环系统可分为开放式和封闭式 52.1 动物的循环系统可分为开放式和封闭式 开放循环系统和封闭循环系统：所有的脊椎动物的循环系统都是封闭的 ： ，而非脊椎动物 的则是开放的。 52.2 血液由纵横交错的血管网传送 52.2 血液由纵横交错的血管网传送 血浆(blood plasma): 血浆中包含着大量的溶质 (blood plasma): ，如：离子、新陈代谢物、蛋白质、激 素等。 血细胞(blood cells)： (blood cells)：血细胞包括红细胞、白细胞及血小板，它们分别担负着输氧、 保卫和止血的功能。 血管的特征：血液从动脉流出心脏 ： ，从静脉流回；在毛细血管中，血液与周围组织交换 物质。 淋巴系统(lymphatic system) (lymphatic system) ymphatic system)：淋巴系统主要负责使流出循环系统的体液重新回到血 液中来。 52.3 脊椎动物 52.3 脊椎动物(vertebrate)的心脏经历过 (vertebrate)的心脏经历过循序渐进的进化 鱼的心脏：鱼的心脏由一列四个室组成 ： ，血液从最前面的一个室中流向鳃，然后出鳃经 过体循环流入身体各部。 两栖类和爬行类的循环：陆地脊椎动物有两种循环 ： ：体循环和肺循环。心脏的血液从肺 流向心脏再由心脏泵至全身各处。 哺乳类和鸟类的循环：哺乳类和鸟类的心脏中有完整的隔膜 ： ，将心脏左右分开。 52.4 心动周期(cardiac cycle)带动心血管系统 (cardiac cycle)带动心血管系统 心肌循环：左、右心脏总是同时休息 ： 、接受血液，然后同时将血液搏到动脉中的。 电刺激(electrical excitation)和心脏收缩 (electrical excitation)和心脏收缩：冲动(impulse)起始于心脏的某一区域， 而后传导至心脏各处。 血流和血压：血流和血压取决于动脉的孔径及心脏 ： 泵出的血液量。 动物体内所有的细胞都需要从食物分子中获得能量以维持生存。就像城市中 的居民，由农村提供给他们所需食物，体内的细胞也需要“卡车”来运送食物
需要“高速公路”来供“卡车”行使，还需要提供一种“烹煮”食物的方法。在动物中，循环系统提供了血液和血管（卡车和高速公路），这是我们本章所要讨论的问题（图52.1）。消化系统和呼吸系统，一一提供新陈代谢必需品：葡萄糖（食物）和氧气（烹调食物的燃料），前者我们在上章已经讨论过了，后者将在下一章讨论。52.1动物的循环系统可分为开放式和封闭式图52.1红细胞：这是用电子扫描显微镜观察到的血管断面图，开放或封闭循环系统图中血管内充满着红血细胞，它对于单细胞原生生物来说，它们可以以扩们在血管中穿梭，将氧气从一个地方运送到另一个地方。）散的形式从外部液体环境中直接得到氧气和养分，刺胞动物（如水）和扁形动物（如涡虫）的体壁只有两层。每层细胞体壁都直接与一种环境接触，一一外环境或消化循环腔(gastrovascular，见图52.2a)，水的消化循环腔从体腔一直延续到触手，而涡虫的则高度分支，延伸到各个细胞处，向它们提供了氧气与养分。体型较大一些的动物，它们的组织都超过了几层细胞的厚度，因此细胞不是远离外部环境，就是远离消化腔，这样便很难利用扩散作用直接吸收氧气和养分。于是，这些动物便发展了循环系统，利用体液把外部环境及消化腔中的氧气和养分传送到各个细胞处。共有两种循环系统：开放式和封闭式。在开放式循环系统(opencirculatorysysterm)中，如软体动物和节肢动物（图52.2b），循环液（如血液）与细胞外液（体液或淋巴）是没有区别的，这种液体被称为血淋巴（hemolvmph）。在昆虫中心脏就是一个肌肉管，它将血淋巴泵至身体的网状管道及各腔中，然后该液体回到中心腔内。在封闭式的系统(closedcirculatorysysterm)中，循环液或是血液总是在血管中，它们由心脏泵出，而后还是回到心脏内。环节动物（见45章）及所有的脊椎动物都是封闭循环的。在环节动物中，如虾蚓，脊背血管有节奏地收缩着，起
需要“高速公路”来供“卡车”行使，还需要 提供一种“烹煮”食物的方法。在动物中，循 环系统提供了血液和血管（卡车和高速公路）， 这是我们本章所要讨论的问题（图 52.1）。消 化系统和呼吸系统，——提供新陈代谢必需 品：葡萄糖（食物）和氧气（烹调食物的燃料）， 前者我们在上章已经讨论过了，后者将在下一 章讨论。 52.1 动物的循环系统可分为开放式和 52.1 动物的循环系统可分为开放式和 封闭式 开放或封闭循环系统 对于单细胞原生生物来说，它们可以以扩 散的形式从外部液体环境中直接得到氧气和 养分，刺胞动物（如水螅）和扁形动物（如涡虫）的体壁只有两层。每层细胞体 壁都直接与一种环境接触，——外环境或消化循环腔(gastrovascular，见图 52.2a)， 水螅的消化循环腔从体腔一直延续到触手，而涡虫的则高度分支，延伸到各个细 胞处，向它们提供了氧气与养分。体型较大一些的动物，它们的组织都超过了几 层细胞的厚度，因此细胞不是远离外部环境，就是远离消化腔，这样便很难利用 扩散作用直接吸收氧气和养分。于是，这些动物便发展了循环系统，利用体液把 外部环境及消化腔中的氧气和养分传送到各个细胞处。 共有两种循环系统：开放式和封闭式。在开放式循环系统 开放式循环系统(open circulatory systerm)中，如软体动物和节肢动物（图 52.2b），循环液（如血液）与细胞外液 （体液或淋巴）是没有区别的，这种液体被称为血淋巴（hemolymph）。在昆虫 中心脏就是一个肌肉管，它将血淋巴泵至身体的网状管道及各腔中，然后该液体 回到中心腔内。 在封闭式的系统(closed circulatory systerm)中，循环液或是血液总是在血管 中，它们由心脏泵出，而后还是回到心脏内。环节动物（见 45 章）及所有的脊 椎动物都是封闭循环的。在环节动物中，如蚯蚓，脊背血管有节奏地收缩着，起 图 52.1 红细胞：这是用电子扫 ： 描显微镜观察到的血管断面图， 图中血管内充满着红血细胞，它 们在血管中穿梭，将氧气从一个 地方运送到另一个地方。）
着泵的作用。血液流经五根连接动脉（同样起着泵的作GastrovascularDorsalbloodvesseTubularcavityhearty用），到达腹部血管，最后经过腹部血管重新回到脊背血LateralPharynxMouthhearts ventral blood管中，从各根动脉中分支出vesselPlanaria:Insect:Earthworm去的小血管遍布各组织，给gastrovascularopencirculationclosed circulationcavity虾蚓提供了氧气和养分，也(b)(c)(a)运送了代谢废物（图52.2c）。图52.2动物的循环系统：（a）涡虫的消化循环腔可充当消化和循环系统，养分直接从消化腔扩散到组织细胞中；(b）昆虫的开放循环系统中，血淋巴由管状脊椎动物循环系统的功能心脏泵入腔内，然后回到血管中重新进入循环；（c)虾蚓的封闭循环系统，血液从心脏泵出后仍在血管中脊椎动物的循环系统比传递，然后回到心脏，所有的脊椎动物都有相同的封非脊椎动物的更加复杂、精闭循环系统)。Figure52.2巧。它将氧气与养分经由心planaria/涡虫gastrovascularcavity/消化循环腔血管系统带至各组织中。血pharnx/咽mouth/嘴insec/昆虫tubularheart/管状心脏opencirculation/开放循环系统earthworm/蚯蚓管形成一个网管状组织，使lateralhearts/侧面心脏dorsalbloodvessel/脊背血管得血液可流经身体中每个细ventralbloodvesse/腹部血管closedcirculation/封闭将循环系统胞，然后回到心脏。动脉将血液带离心脏，而静脉则将血液输回心脏。血液经毛细血管从动脉流至静脉，毛细血管是最细也是最多的血管。在血浆通过毛细血管时，血压便得一部分液体流出血管，这些流出的液体品做组织液(interstitialfluid)，它们有的直接流回毛细血管中，而另一些则进入淋巴管内（位于血管周围的结缔组织中），进入淋巴管的液体，现在就叫做淋巴(lymph)，它们将在某个特定部位进入静脉。淋巴系统是循环系统的一部分，将在接下来的章节中讨论。脊椎动物的循环系统共有三大功能：运输、调节和保护。1.运输所有的细胞新陈代谢所需的重要物质皆由循环系统运送，这些物质能划分为以下几类：a.呼吸红细胞为组织细胞运送氧气。在肺或鳃的毛细血管中，氧气结合到红细胞的血红蛋白中，通过血红蛋白氧气被运输至细胞，用来进行有氧呼吸。细
着泵的作用。血液流经五根 连接动脉（同样起着泵的作 用），到达腹部血管，最后经 过腹部血管重新回到脊背血 管中，从各根动脉中分支出 去的小血管遍布各组织，给 蚯蚓提供了氧气和养分，也 运送了代谢废物（图 52.2c）。 脊椎动物循环系统的功能 脊椎动物的循环系统比 非脊椎动物的更加复杂、精 巧。它将氧气与养分经由心 血管系统带至各组织中。血 管形成一个网管状组织，使 得血液可流经身体中每个细 胞，然后回到心脏。动脉将 血液带离心脏，而静脉则将血液输回心脏。血液经毛细血管从动脉流至静脉，毛 细血管是最细也是最多的血管。 在血浆通过毛细血管时，血压使得一部分液体流出血管，这些流出的液体叫 做组织液(interstitial fluid)，它们有的直接流回毛细血管中，而另一些则进入淋 巴管内（位于血管周围的结缔组织中），进入淋巴管的液体，现在就叫做淋巴 (lymph)，它们将在某个特定部位进入静脉。淋巴系统是循环系统的一部分，将 在接下来的章节中讨论。 脊椎动物的循环系统共有三大功能：运输、调节和保护。 1. 运输 所有的细胞新陈代谢所需的重要物质皆由循环系统运送，这些物质 能划分为以下几类： a. 呼吸 红细胞为组织细胞运送氧气。在肺或鳃的毛细血管中，氧气结合到 红细胞的血红蛋白中，通过血红蛋白氧气被运输至细胞，用来进行有氧呼吸。细 （a） （b） （c） 图 52.2 动物的循环系统：(a) 涡虫的消化循环腔可 充当消化和循环系统，养分直接从消化腔扩散到组织 细胞中；(b) 昆虫的开放循环系统中，血淋巴由管状 心脏泵入腔内，然后回到血管中重新进入循环；(c) 蚯蚓的封闭循环系统，血液从心脏泵出后仍在血管中 传递，然后回到心脏，所有的脊椎动物都有相同的封 闭循环系统)。 Figure52.2 planaria/ 涡 虫 gastrovascular cavity/ 消 化 循 环 腔 pharnx/咽 mouth/嘴 insec/昆虫 tubular heart/管状心 脏 open circulation/开放循环系统 earthworm/蚯蚓 lateral hearts/侧面心脏 dorsal blood vessel/脊背血管 ventral blood vesse/腹部血管 closed circulation/封闭 循环系统
胞呼吸的副产物CO2，由血液带到肺或者鳃内排出体外。b.营养消化系统负责将食物分解成分子，这样养分便可通过小肠壁吸收进入血管中，加入到循环系统中，然后血液便携带着这些已吸收的养分通过肝脏到达全身的各处细胞。c.排泄代谢产物、多余的水分以及离子，还有血液中一些其它分子，在经过肾脏毛细血管时被过滤掉，以尿的形式排出。2.调节心血管系统运输调节性激素，并参加体温调节。a.激素传递：血液能将内分泌腺分泌的激素带走，这样内分泌腺便能对离它很远的器官进行调节。b.体温调节：对于温血Epidermis动物来说，它的体温总是保Heatloss10持恒定而不受其环境影响epidermis的，这种功能与表皮下分布orafter的血管是不无关系的。当外VasoconstrictionVasodilation部环境很冷时，靠外的血管(a)(b)图52.3散热调节：体表热量的散失可通过流过体表便会缩小，把更多的温血转的血液来调节。（a）体表血管的收缩可限制血流量及移到内层的血管中去；当外散热；（b）相反这些血管的扩张可以增加血流量和散热。部环境变热时，靠外的血管Figure52.3会扩张，让更多的温血通过，vasoconstriction/血管收缩epidermis/表皮airorwater/空气或水vasodilation/血管舒张heatloss达到更好的散热效果（图acrossepidermis/表皮散热52.3)。还有一些脊椎动物能在寒冷的环境下保持热量，它们用了一种名叫反向流动热交换的方法（countercurrentheatexchange，第53章），在这个过程中，温血由身体内部的血管传输，紧靠着外部传送较凉血液的血管（图52.4），这样流出的血可使流回的血变暖，较凉的血回到体内时也就不再凉了。3.保护循环系统可以治愈伤口，阻止微生物及毒物进入体内。a.凝固：凝固机制使得血管破裂时，血液不至于过多地流失。这种凝固机制包括了血浆和血细胞，一一血小板（在下面章节中讨论），的作用。b.免疫预防：血液中含有白血细胞，它们能够提供免疫，来对付许多致病
胞呼吸的副产物 CO2，由血液带到肺或者鳃内排出体外。 b. 营养 消化系统负责将食物分解成分子，这样养分便可通过小肠壁吸收进 入血管中，加入到循环系统中，然后血液便携带着这些已吸收的养分通过肝脏到 达全身的各处细胞。 c. 排泄 代谢产物、多余的水分以及离子，还有血液中一些其它分子，在经 过肾脏毛细血管时被过滤掉，以尿的形式排出。 2. 调节 心血管系统运输调节性激素，并参加体温调节。 a. 激素传递：血液能将内分泌腺分泌的激素带走，这样内分泌腺便能对离 它很远的器官进行调节。 b. 体温调节：对于温血 动物来说，它的体温总是保 持恒定而不受其环境影响 的，这种功能与表皮下分布 的血管是不无关系的。当外 部环境很冷时，靠外的血管 便会缩小，把更多的温血转 移到内层的血管中去；当外 部环境变热时，靠外的血管 会扩张，让更多的温血通过， 达到更好的散热效果（图 52.3）。 还有一些脊椎动物能在寒冷的环境下保持热量，它们用了一种名叫反向流动 热交换的方法(countercurrent heat exchange，第 53 章)，在这个过程中，温血由 身体内部的血管传输，紧靠着外部传送较凉血液的血管（图 52.4），这样流出的 血可使流回的血变暖，较凉的血回到体内时也就不再凉了。 3. 保护 循环系统可以治愈伤口，阻止微生物及毒物进入体内。 a. 凝固：凝固机制使得血管破裂时，血液不至于过多地流失。这种凝固机 制包括了血浆和血细胞，——血小板（在下面章节中讨论），的作用。 b. 免疫预防：血液中含有白血细胞，它们能够提供免疫，来对付许多致病 （a） （b） 图 52.3 散热调节：体表热量的散失可通过流过体表 ： 的血液来调节。(a) 体表血管的收缩可限制血流量及 散热；(b) 相反这些血管的扩张可以增加血流量和散 热。 Figure52.3 vasoconstriction/ 血 管 收 缩 epidermis/ 表 皮 air or water/空气 或水 vasodilation/血管舒张 heat loss across epidermis/表皮散热
物质，一些白血细胞是吞食性的，而另一些则能产生抗体，还有的则以另外一些机制来保护身体。CorebodytemperatureWalblardOVeins循环系统可以是开放式的也-Artery5°0可以是封闭式的，所有的脊椎动物ArteryTemperatureNeinsofenvironmentColdbloodCoplary都是封闭式循环系统，特点是血液循环由动脉离开心脏，由静脉回到图52.4反向流动热交换：许多海洋动物，如这只虎鲸(killerwhale)，利用反向流动热交换心脏。循环系统有许多功能，包括：方法来减少在冷水中的热损失。动脉中由体内运输、调节以及保护。泵出的温血将热量散发给流回体内的体表冷的静脉血，这样使得身体内部能在冷水中保持恒定的温度，减少动脉血中的热量损失。52.2体内血液传输经由网状Figure52.4temperatureofenvironment/环境温度core血管系统bodytemperature/体内温度warmblood/温血coldblood/冷血capillarybed/毛细血管层血浆artery/动脉veins/静脉血液有流动的血浆及在其中流动的血细胞组成（图52.5），血小板虽然也出现在图52.5中但并非完整的细胞而是骨髓中细胞的一部分。血浆是血细胞和血小板存在的基质。体液（细胞外液）来源于血浆。血浆包括如下成分：1.代谢物、废物和激素：细胞新陈代谢所需的物质全都溶解在血浆中，包括：葡萄糖、氨基酸及维生素。血浆中还有调节细胞活性的激素，以及废物，如：氯化物、二氧化碳（代谢产生）。二氧化碳在血液中以重碳酸的形式传递，因为气体形式的二氧化碳会降低血液的PH值。2.离子：就像生命之源大海那样，血浆也是一个稀释了的盐溶液。血浆中的主要离子有：钠离子、氯离子和重碳酸根离子，当然，也有微量的其他离子：钙离子、镁离子、铜离子、钾离子及锌离子。总的来说血浆的成分是比较接近于海水的，只不过总的离子浓度要低于现代海洋的海水。3.蛋白质：肝生成了大部分的血浆蛋白，包括白蛋白(albium)，血浆蛋白的主要成分；alpha和beta球蛋白(globulins)，脂和固醇类激素的载体；还有纤
物质，一些白血细胞是吞食性的， 而另一些则能产生抗体，还有的则 以另外一些机制来保护身体。 循环系统可以是开放式的也 可以是封闭式的，所有的脊椎动物 ，所有的脊椎动物 都是封闭式循环系统，特点是血液 循环由动脉离开心脏，由静脉回到 心脏。循环系统有许多功能 。循环系统有许多功能，包括： 运输、调节以及保护。 52.2 体内血 52.2 体内血液传输经由网状 血管系统 血浆 血液有流动的血浆及在其中流 动的血细胞组成（图 52.5），血小板虽然也出现在图 52.5 中但并非完整的细胞， 而是骨髓中细胞的一部分。血浆是血细胞和血小板存在的基质。体液（细胞外液） 来源于血浆。 血浆包括如下成分： 1. 代谢物、废物和激素：细胞新陈代谢所需的物质全都溶解在血浆中 ： ，包 括：葡萄糖、氨基酸及维生素。血浆中还有调节细胞活性的激素，以及废物，如： 氯化物、二氧化碳（代谢产生）。二氧化碳在血液中以重碳酸的形式传递，因为 气体形式的二氧化碳会降低血液的 PH 值。 2. 离子：就像生命之源大海那样 ： ，血浆也是一个稀释了的盐溶液。血浆中 的主要离子有：钠离子、氯离子和重碳酸根离子，当然，也有微量的其他离子： 钙离子、镁离子、铜离子、钾离子及锌离子。总的来说血浆的成分是比较接近于 海水的，只不过总的离子浓度要低于现代海洋的海水。 3. 蛋白质：肝生成了大部分的血浆蛋白 ： ，包括白蛋白(albium)，血浆蛋白 的主要成分；alpha 和 beta 球蛋白(globulins)，脂和固醇类激素的载体；还有纤 图 52.4 反向流动热交换：许多海洋动物 ： ，如 这只虎鲸(killer whale)，利用反向流动热交换 方法来减少在冷水中的热损失。动脉中由体内 泵出的温血将热量散发给流回体内的体表冷 的静脉血，这样使得身体内部能在冷水中保持 恒定的温度，减少动脉血中的热量损失。 Figure52.4 temperature of environment/ 环 境 温 度 core body temperature/体内温度 warm blood/温血 cold blood/冷血 capillary bed/毛细血管层 artery/动脉 veins/静脉