گردش تک‌دوره؛ خون یک بار از قلب عبور می‌کند

گردش تک‌دوره: سفر خون در بدن ماهی

گردش خون چیست و چرا مهم است؟

همهٔ جانوران، از کوچک تا بزرگ، برای زنده ماندن نیاز دارند که مواد غذایی و اکسیژن^۴ را به تمام سلول‌های بدنشان برسانند و همچنین مواد زائد مانند دی‌اکسید کربن^۵ را از سلول‌ها دور کنند. این کار بزرگ را سیستم گردش خون انجام می‌دهد. اگر سیستم گردش خون را مانند یک شبکهٔ حمل‌ونقل در یک شهر بزرگ تصور کنیم، خون همان ماشین‌هایی هستند که مسافر (اکسیژن و مواد غذایی) را سوار می‌کنند و به مقصد می‌رسانند. قلب هم مانند ایستگاه مرکزی یا پمپ اصلی این شبکه است که به جریان خون نیرو می‌دهد.

انواع اصلی گردش خون: تک‌دوره در مقابل دو دوره

به طور کلی، دو طرح اصلی برای گردش خون در جانوران مختلف وجود دارد:

• گردش تک‌دوره (Single Circulation): در این سیستم، خون در طول یک سفر کامل در بدن، فقط یک بار از قلب عبور می‌کند. این طرح ساده‌تر است و در ماهی‌ها دیده می‌شود.
• گردش دو دوره (Double Circulation): در این سیستم پیچیده‌تر، خون در یک سفر کامل، دو بار از قلب عبور می‌کند. این طرح در پستانداران^۶، پرندگان^۷ و دوزیستان^۸ بالغ وجود دارد.

تفاوت اصلی این دو سیستم در تعداد دفعاتی است که خون از "پمپ" اصلی، یعنی قلب، نیرو می‌گیرد.

قلب ماهی: یک پمپ ساده و کارآمد

قلب ماهی‌ها برای انجام گردش تک‌دوره، ساختاری بسیار ساده دارد. قلب آن‌ها فقط از دو حفره تشکیل شده است:

1. دهلیز^۹: حفرهٔ بالایی که خون بازگشت از بدن را دریافت می‌کند.
2. بطن^۱۰: حفرهٔ پایینی و قوی‌تر که خون را با فشار به بیرون از قلب پمپاژ می‌کند.

خونی که وارد دهلیز می‌شود، کم‌اکسیژن^۱۱ (حاوی دی‌اکسید کربن زیاد) است. این خون سپس به بطن می‌رود و از آنجا به سمت آبشش‌ها پمپ می‌شود.

مسیر دقیق خون در گردش تک‌دوره

بیایید مسیر خون را در بدن یک ماهی قدم‌به‹قدم دنبال کنیم:

1. شروع از قلب: خون کم‌اکسیژن از قسمت‌های مختلف بدن به دهلیز قلب بازمی‌گردد.
2. پمپاژ به آبشش: خون از دهلیز به بطن می‌رود. بطن، که ماهیچه‌ای قوی‌تر است، خون را با فشار به سمت آبشش‌ها پمپ می‌کند.
3. تجدید حیات در آبشش: در آبشش‌ها، یک فرآیند حیاتی به نام تبادل گازی^۱۲ رخ می‌دهد. خون، دی‌اکسید کربن خود را به آب محیط می‌دهد و در عوض، اکسیژن محلول در آب را می‌گیرد. حالا خون پراکسیژن^۱۳ شده است.
4. عازم بدن: خون پراکسیژن مستقیماً از آبشش‌ها به سرخرگ‌های بزرگی که به نام آئورت^۱۴ پشتی معروف است، می‌رود و از آنجا به تمام بخش‌های بدن ماهی فرستاده می‌شود.
5. تحویل بار و بازگشت: خون در مویرگ‌های^۱۵ سراسر بدن، اکسیژن و مواد غذایی را به سلول‌ها تحویل می‌دهد و مواد زائد (مانند دی‌اکسید کربن) را از آن‌ها جمع‌آوری می‌کند. دوباره تبدیل به خون کم‌اکسیژن می‌شود و از طریق سیاهرگ‌ها^۱۶ به سمت دهلیز قلب بازمی‌گردد تا چرخه از نو آغاز شود.

همان‌طور که می‌بینید، خون در کل این مسیر فقط یک بار و آن هم در ابتدای راه از قلب عبور کرده است.

مزایا و محدودیت‌های گردش تک‌دوره

هر سیستم زیستی مزایا و معایب خاص خود را دارد. گردش تک‌دوره نیز از این قاعده مستثنی نیست.

مزایا:

• سادگی: ساختار قلب تنها با دو حفره بسیار ساده است.
• صرفه‌جویی در انرژی: قلب فقط یک پمپاژ اصلی انجام می‌دهد که برای زندگی در آب کارآمد است.
• تناسب با محیط: این سیستم برای جانوران آبزی^۱۷ که اکسیژن را از آب می‌گیرند، کاملاً مناسب است.

محدودیت‌ها:

• فشار خون پایین: همان‌طور که گفته شد، عبور خون از آبشش‌ها باعث افت فشار می‌شود و در نتیجه خون با فشار کمتری به اندام‌ها می‌رسد.
• محدودیت در اندازه و فعالیت: این سیستم برای جانوران بزرگ‌جثه یا پرتحرک که به خون‌رسانی سریع و پر فشار نیاز دارند، کافی نیست. به همین دلیل است که ماهی‌ها نمی‌توانند به اندازهٔ پستانداران بزرگ یا فعال باشند.

گردش تک‌دوره در عمل: مثال ماهی قزل‌آلا

برای درک بهتر، زندگی یک ماهی قزل‌آلا را در نظر بگیرید. این ماهی در آب‌های سرد و پراکسیژن رودخانه‌ها زندگی می‌کند و باید بتواند گاهی اوقات با سرعت شنا کند. سیستم گردش تک‌دوره به او این امکان را می‌دهد که بدون نیاز به یک قلب بسیار پیچیده و پرانرژی، اکسیژن مورد نیازش را از آب بگیرد و به عضلاتش برساند. اگر همین ماهی بخواهد در خشکی زندگی کند، سیستم گردش خونش به‌سرعت از کار می‌افتد زیرا نه تنها نمی‌تواند اکسیژن هوا را بگیرد، بلکه فشار خونش برای رساندن اکسیژن به همهٔ سلول‌های یک بدن خشکی‌زی کافی نیست. این مثال به خوبی نشان می‌دهد که چگونه ساختار بدن یک جانور با محیط زندگی‌اش کاملاً هماهنگ است.

پرسش‌های متداول درباره گردش تک‌دوره

پاورقی

۱. Single Circulation
۲. Two-Chambered Heart
۳. Gills
۴. Oxygen (O₂)
۵. Carbon Dioxide (CO₂)
۶. Mammals
۷. Birds
۸. Amphibians
۹. Atrium
۱۰. Ventricle
۱۱. Deoxygenated Blood
۱۲. Gas Exchange
۱۳. Oxygenated Blood
۱۴. Dorsal Aorta
۱۵. Capillaries
۱۶. Veins
۱۷. Aquatic Animals
۱۸. Lamprey
۱۹. Vertebrates