El aparato circulatorio es típico de los animales; sin embargo, no todos poseen uno. ¿Cuáles animales poseen aparato circulatorio y cuáles no?
En los animales que poseen sistema circulatorio, este se encarga de transportar sustancias (gases, nutrientes, productos de desecho) por todo el cuerpo. Por lo tanto, este aparato es fundamental para conectar todos los sistemas corporales y garantizar su correcto funcionamiento. Entonces, ¿Por qué algunos animales lo necesitamos y otros no?
Para responder ambos interrogantes, veamos las partes del sistema circulatorio, sus funciones, los tipos que existen y las variaciones entre grupos de animales.
¿Por qué es necesario un sistema circulatorio?
Los animales con organizaciones corporales más simples o sencillas no presentan un aparato circulatorio. Debido a que sus cuerpos son pequeños y, generalmente, de pocas de células de grosor, cumplen sus necesidades de intercambio y movimiento de sustancias por difusión.
La difusión es un fenómeno físico en el que moléculas en disolución se desplazan a favor de un gradiente de concentración (de una zona de mayor concentración a una de menor concentración).
Los artículos de Difusión y Transporte a través de la membrana profundizan las explicaciones sobre estos procesos.
Ahora, considera la siguiente pregunta: ¿Pueden los organismos pluricelulares más grandes y complejos depender únicamente de la difusión para el transporte e intercambio de sustancias? La respuesta es un NO, ¿verdad?
La razón principal es que en los organismos pluricelulares de mayor tamaño, la relación superficie/volumen es pequeña. Esto quiere decir que la superficie por la que entran las sustancias se reduce con relación al volumen interno, que aumenta. Entonces, las sustancias tienen que recorrer grandes distancias para llegar a todas las células, tejidos y órganos. En estos casos, el movimiento de sustancias hacia el interior del organismo no es posible, simplemente, por difusión directa, porque tomaría mucho tiempo.
Como puedes intuir, hablamos de dos procesos relacionados, pero distintos: el intercambio de sustancias con el exterior y el movimiento de estas en el interior del cuerpo. Los describiremos más adelante.
Por eso los organismos multicelulares necesitan sistemas circulatorios (o una red de vasos internos) para transportar sustancias de un sitio a otro dentro del cuerpo.
En resumen: cuanto más grande (voluminoso) es un objeto o cuerpo, menor es la relación entre superficie y volumen, como se destaca en el siguiente diagrama:
Fig. 1: Relación entre la superficie y el volumen en un cubo.
Al aumentar el volumen, la superficie también aumenta, pero en menor medida; esto resulta en una relación superficie/volumen menor.
Por ejemplo:
- Los organismos unicelulares, como las bacterias, tienen la relación superficie-volumen más alta, debido a su tamaño microscópico (del grosor de una sola célula hacia cualquier dirección).
- Si comparamos entre vertebrados, los ratones tienen una relación superficie-volumen relativamente alta, debido a su pequeño tamaño. Por esto, pierden calor corporal por difusión más rápidamente que animales más grandes, y deben compensarlo con una tasa metabólica elevada (al igual que los colibríes).
- En cambio, los elefantes tienen una relación superficie-volumen baja, debido a su gran tamaño. Esto les permite retener el calor corporal de manera más efectiva (la difusión del calor no es tan eficiente).
Fig. 2: En una bacteria, el intercambio de gases con el exterior se da por medio de difusión simple.
Variaciones del sistema circulatorio
Las esponjas marinas, los animales más simples, están formados por pocos tipos de células que, aunque tienen diferencias y especializaciones, no forman tejidos verdaderos. Estos organismos logran todo el intercambio y movimiento de sustancias por difusión; en consecuencia, no poseen un sistema circulatorio.
Otros invertebrados, tanto marinos como terrestres, que ya cuentan con tejidos verdaderos poseen una cavidad gastrovascular.
Probablemente hayas aprendido sobre la cavidad gastrovascular, si ya estudiaste el aparato digestivo; como su nombre lo indica, está involucrada en procesos digestivos (gastro) y de intercambio de gases (vascular).
La cavidad gastrovascular es una estructura interna, que se encuentra en el cuerpo de algunos animales, y se extiende desde la boca hasta el extremo opuesto del cuerpo.
Esta puede ser bastante sencilla, con una forma simple tubular (como en nemátodos o algunos cnidarios) o con varias ramificaciones (como en platelmintos). Aunque ayuda al intercambio de sustancias, no se considera un sistema circulatorio, ya que no funciona activamente para su transporte. La cavidad gastrovascular no es contráctil de por sí (aunque los movimientos del animal pueden ayudar a mover su contenido), sino que las sustancias que ingresan (como el alimento) son digeridas, absorbidas y pasan al resto de células más internas, también por difusión.
Entonces, la funcionalidad de la cavidad gastrovascular radica en que aumenta la superficie para el intercambio. Por eso, los animales que la poseen pueden realizar intercambio de gases tanto en su superficie externa como en la superficie de la cavidad gastrovascular.
Por último, tenemos a los animales de mayor tamaño y complejidad con muchos tipos de células, tejidos y órganos. Estos organismos desarrollaron estructuras especializadas para el intercambio de sustancias (como las estructuras respiratorias y las digestivas) con el entorno; necesitaban un sistema de transporte interno entre estas estructuras y el resto del cuerpo, lo que resultó en algunos tipos de sistemas circulatorios.
Es importante resaltar la diferencia entre el intercambio de sustancias solo con el exterior y el transporte interno. El intercambio se refiere a la entrada o salida de nutrientes o gases (por ejemplo) entre la superficie y el medio que lo rodea. Ahora, estas sustancias también deben pasar a las capas de células que están por debajo de esta superficie. Si el grosor no es más de un par de células, las sustancias se transportan hacia estas células por difusión; si es el grosor es mayor, se necesita un sistema de transporte.
Las salamandras (que son anfibios) de la familia Plethodontidae ¡no poseen pulmones! Estas realizan el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono a través de toda la piel. Pero, como son animales vertebrados complejos, esos gases no pueden moverse hacia las células internas solo por difusión. La piel de las salamandras es muy delgada y está muy vascularizada, entonces el oxígeno pasa de las células de la piel a los vasos sanguíneos y es transportado por el sistema circulatorio.
El sistema circulatorio y sus funciones
Aunque puede cumplir diferentes funciones, la principal función de un sistema circulatorio es el transporte interno de sustancias, de un lado a otro del cuerpo. Dependiendo del organismo, el sistema circulatorio también participa en varios procesos que pueden resumirse de la siguiente manera:
- Nutrición: transporte de nutrientes —como la glucosa—, desde el intestino delgado hacia todas las células.
- Respiración: transporte constante de oxígeno desde el aparato respiratorio hacia todas las células.
- En aves, reptiles y mamíferos, este se moviliza desde los pulmones; mientras que en peces, es desde las branquias.
- Excreción: transporte de los productos de desecho del metabolismo, desde las células y tejidos hacia los órganos excretores. Incluye los desechos que se eliminan por los pulmones (dióxido de carbono) y los riñones (toxinas y urea).
- Regulación hormonal: transporte de hormonas —y otros mensajeros químicos— desde los órganos del sistema endocrino hacia la parte del cuerpo a las que van dirigidas.
- Por ejemplo, las hormonas elaboradas en el páncreas a las células musculares.
- Inmunidad: transporte de las células y moléculas inmunitarias —como los linfocitos y los macrófagos— por el cuerpo.
- Cicatrización: en organismos complejos, la sangre contiene compuestos coagulantes y los vasos sanguíneos ayudan en el cierre de heridas, por medio de la vasoconstricción (cuando contraen sus paredes musculares).
En resumen, el aparato circulatorio trabaja en coordinación con los aparatos respiratorio, digestivo, excretor y endocrino, para el transporte de sustancias. Al cumplir estas funciones acopladas a otros sistemas, el aparato circulatorio es una pieza clave, en mantener la homeostasis del cuerpo.
Homeostasis es el estado de equilibrio corporal que mantiene estables las condiciones fisiológicas necesarias para el funcionamiento de un organismo.
Partes del sistema circulatorio
Existen tres partes del sistema circulatorio que son básicas para su funcionamiento, independientemente del tipo de sistema:
- Líquido circulatorio: es el fluido que contiene las sustancias (disueltas o en suspensión) que necesitan moverse de un lado a otro. Su composición básica es agua y sales minerales, pero contiene otros componentes (pigmentos respiratorios, células, etc.), dependiendo del grupo animal.
- Red de conductos: formada por estructuras tubulares, es la red que transporta el líquido circulatorio. Puede extenderse por todo el cuerpo o solo en una parte de este.
- Bomba propulsora: es una estructura contráctil que proporciona la fuerza para movilizar el líquido circulatorio. Puede tener diferentes formas y estar dividido en compartimentos, o no; generalmente posee válvulas para dirigir el movimiento de líquidos en cierta dirección.
Un pigmento respiratorio es una proteína que contiene un átomo metálico y funciona como transportadora de oxígeno.
Parte del sistema circulatorio | Tipo | Descripción | Ejemplos |
Líquido circulatorio | Hidrolinfa | Composición similar a la del agua marina circundante y con algunos tipos de células. | Estrellas y erizos de mar |
Hemolinfa | Contiene células y puede tener pigmentos respiratorios (hemocianinas, con cobre). | Artrópodos y moluscos |
Sangre | Formado por plasma, contiene diferentes células sanguíneas y el pigmento respiratorio (hemoglobina, con hierro). | Anélidos (como las lombrices de tierra) y vertebrados |
Linfa | Deriva de la sangre y se especializa en transporte de lípidos, forma parte del sistema linfático (conectado al circulatorio) | Vertebrados |
Red de conductos | Arterias | Transportan sangre oxigenada. | Esta clasificación de los vasos sanguíneos se usa más comúnmente en vertebrados. En invertebrados, como los anélidos, no se hace esta distinción, porque poseen vasos contráctiles sin una diferenciación entre sangre oxigenada o desoxigenada. En otros invertebrados, como moluscos y algunos artrópodos, se usa el nombre de arterias. |
Venas | Transportan sangre desoxigenada. |
Capilares | Realizan el intercambio de sustancias. |
Bomba propulsora | Vasos contráctiles | Los vasos circulatorios pueden contraerse en diferentes regiones. | Anélidos |
Corazón tubular | Estructura tubular y ancha, de una sola cámara, que se contrae, | Artrópodos |
Corazón tabicado | Estructura más compleja, que puede tener hasta 4 cámaras (llamadas aurículas y ventrículos). | Vertebrados y algunos moluscos |
Tabla 1: Descripción de las tres partes básicas de un sistema circulatorio y ejemplos de los organismos en los que podemos encontrarlas.
Tipos de sistemas circulatorios
Hay dos tipos principales de sistemas circulatorios: el sistema circulatorio abierto y el sistema circulatorio cerrado.
Esta clasificación se basa en el circuito formado por la red de conductos y si resulta en una circulación abierta o cerrada, como vemos a continuación. Sin embargo, recuerda que existen diferentes tipos de líquido circulatorio, de red de conductos y de bomba propulsora, por lo que los sistemas circulatorios también pueden diferenciarse con base en estas características.
Circulación abierta
La circulación abierta consiste en un circuito de vasos conductores que terminan en aberturas hacia cavidades internas del cuerpo; es decir que el líquido circulatorio baña directamente las células de los tejidos circundantes.
Este tipo de circulación se encuentra comúnmente en animales pequeños y relativamente simples, que suelen tener movimientos lentos y una tasa metabólica baja. Ejemplos de estos animales son la mayoría de los artrópodos y de los moluscos.
Fig. 4. En un sistema circulatorio abierto, el líquido circulatorio sale de los vasos conductores y baña directamente los tejidos y órganos.
Circulación cerrada
La circulación cerrada consiste en un circuito de vasos conductores que es continuo y no posee aberturas para la salida del líquido circulatorio. Dado que los sistemas circulatorios cerrados proveen un flujo sanguíneo más eficiente y rápido, estos sistemas circulatorios son cruciales en organismos con mayor demanda de oxígeno.
Por ejemplo: los animales con altas tasas metabólicas, como los animales de sangre caliente (y algunos de sangre fría), requieren sistemas circulatorios cerrados para satisfacer su gran necesidad de oxígeno y eliminar rápidamente los productos de desecho.
La circulación cerrada puede ser simple o doble, dos conceptos que describimos en nuestro artículo de Sistema circulatorio cerrado.
Fig. 5. Diagrama del sistema circulatorio cerrado de un pez, en el que la sangre se mueve siempre dentro del circuito de vasos sanguíneos.
Aparato circulatorio - Puntos clave
- Los animales de mayor tamaño y complejidad, al tener una relación pequeña entre superficie y volumen, desarrollaron estructuras especializadas para el intercambio de sustancias con el exterior; por esto necesitaron un sistema circulatorio para el transporte interno entre estas estructuras y el resto del cuerpo.
- Para cumplir su función de transporte, el aparato circulatorio trabaja en coordinación con los aparatos respiratorio (intercambio de oxígeno y dióxido de carbono), digestivo (absorción de nutrientes), excretor (orina y otros desechos) y endocrino (hormonas).
- El sistema circulatorio consta de tres componentes básicos, cuya complejidad aumenta según las necesidades del grupo animal:
- Líquido circulatorio: fluido que contiene las sustancias (disueltas o en suspensión) que necesitan transportarse de un lado a otro. Su composición básica es agua y sales minerales, pero puede contener otros componentes (pigmentos respiratorios, células, etc.).
- Red de conductos: formada por estructuras tubulares que transportan el líquido circulatorio. Puede extenderse a todo el cuerpo, o solo en una parte de este.
- Bomba propulsora: una estructura contráctil que proporciona la fuerza para movilizar el líquido circulatorio
- Los sistemas circulatorios pueden ser abiertos o cerrados, de acuerdo con si el circuito formado por la red de conductos resulta en una circulación abierta a una cavidad interna o completamente cerrada.
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