Das stammt also aus einer Unterrichtsstunde an der Khan Academy .
Die geistige Aktivität geht davon aus, dass das eine Ventrikelherz Blut in die Lunge pumpt, um dann den Rest des Körpers mit Sauerstoff zu versorgen. Das Problem ist jedoch, dass zu viel Druck auf die Lunge ausgeübt wird, was zu Blutungen führt.
Dieses Problem kann jedoch gelöst werden, wenn die Lungen vor dem einen Ventrikelherz liegen. Auf diese Weise wird der meiste Druck durch den Körper geleitet und Druck würde kein Problem darstellen.
Ist also ein Herz mit einem Ventrikel, das sich zuerst mit Körpergewebe und dann mit der Lunge verbindet, realisierbar? Wenn ja, warum haben sich Organismen nicht auf diese Weise entwickelt?
Alternative Herzmorphologien
Amphibien und einige Reptilien haben ein dreikammeriges Herz mit 2 Vorhöfen und einem einzigen Ventrikel . Es gibt immer noch getrennte Kreislaufwege für die Lunge und den Rest des Körpers, aber das sauerstoffreiche und das sauerstoffarme Blut vermischen sich in der Herzkammer und werden gleichzeitig zur Lunge und zum Körper geschoben.
Der Nachteil dieses Systems besteht darin, dass es den Körper weniger effizient mit Sauerstoff versorgt als ein Vierkammersystem, da das in den Körper gepumpte Blut eine Mischung aus Blut ist, das kürzlich in die Lunge gelangt ist, und Blut, das dies nicht getan hat.
Sie scheinen ein anderes System vorzuschlagen, bei dem es nur einen seriellen Weg vom Herzen zur Lunge zum Körper oder von der Lunge zum Herzen zum Körper gibt. Dies ähnelt eher dem zweikammerigen Herzen eines Fisches: Blut wird vom Herzen durch die Kiemen und dann in den Körper gepumpt.
Lunge und Körper in Serie und Strömungsdynamik
Warum sollte das bei einem Säugetier nicht funktionieren? Es könnte sein, aber Kiemen und Lungen sind sehr unterschiedlich. Das Gefäßsystem der Lunge erfordert viel Druck, um durchzukommen, der von der rechten Herzkammer erzeugt wird.
Um Flüssigkeiten durch eine Verengung zu drücken, ist Druck erforderlich (beachten Sie, dass selbst ein gerades Rohr eine Verengung ist). Nachdem eine Flüssigkeit eine Verengung passiert hat, gibt es immer einen Druckabfall. Dieser Druckabfall ist eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit und der Größe der Verengung. Wenn Sie zu Beginn weniger Druck ausüben, gibt es weniger Druck zum "Abfallen", und Sie erhalten eine geringere Durchflussrate (beachten Sie, dass dies eine nahezu perfekte Analogie zur Elektrizität ist, bei der der Durchfluss Strom ist, der Druck Spannung und die Größe des Rohres ist der Leitwert).
Wenn Sie eine zweite Verengung passieren möchten, müssen Sie den Druck verwenden, der nach dem ersten Abfall "überbleibt": Sie können den Druck, mit dem Sie begonnen haben, nicht verwenden, da dieser beim Durchqueren der ersten Verengung verloren gegangen ist. In Wirklichkeit wird in einem geschlossenen System die Gesamtdurchflussrate durch den summierten Reihenwiderstand bestimmt, sodass das Hinzufügen einer zweiten Verengung die Durchflussrate für das gesamte System verlangsamt, und Sie erhalten nach jeder einen Teildruckabfall.
Wenn Sie Lunge und Körper in Reihe schalten, müssen Sie, egal was zuerst kommt, genug Druck übrig haben, wenn Sie einen passieren, um durch den nächsten zu kommen, sonst wird der Fluss langsamer. Blut in einer menschlichen Aorta hat einen mittleren Druck von etwa 100 mmHg, während er in der Hohlvene nahe bei 10 mmHg liegt. Das deutet darauf hin, dass Sie etwa 90 mmHg benötigen, um genügend Fluss durch den Kreislauf des Körpers zu bekommen. Die Lungen verbrauchen etwas weniger, aber Sie haben immer noch einen Druckabfall von etwa 50-60 mmHg. Daher müssten Sie den Blutdruck um 50 % bis 75 % erhöhen, um eine Zirkulation durch Lunge und Körper zu erreichen.
Höhere Drücke führen zu einer turbulenteren Strömung und erfordern mehr Aufwand, um sie zu erreichen. Das Vierkammerherz mit 2 Ventrikeln ist einfach effizienter.
Remi.b