การลำเลียงสารในร่างกายเป็นสิ่งที่สำคัญ และจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตเป็นอย่างมาก เมื่อร่างกายได้รับสารอาหารซึ่งเป็นสารโมเลกุลใหญ่ อาหารเหล่านี้จะถูกย่อยสลายให้มีโมเลกุลเล็กลง จากนั้น จะถูกลำเลียงไปเลี้ยงเซลล์ต่างๆ ทั่วร่างกาย ระบบหมุนเวียนสารเป็นระบบที่ติดต่อเชื่อมโยงระหว่างเซลล์ทั่วร่างกายของสัตว์ ระบบหมุนเวียนสารในสัตว์แต่ละชนิดจะแตกต่างกันออกไป ในพวกสัตว์ชั้นต่ำ หรือสัตว์พวกแรกๆ ก็จะมีระบบหมุนเวียนสารเป็นแบบง่ายๆ ในสัตว์ชั้นสูงขึ้นมาก็จะมีระบบหมุนเวียนสารที่ซับซ้อนมากขึ้นตามลำดับวิวัฒนาการของสัตว์ชนิดนั้นๆ

ระบบหมุนเวียนเลือด (circulatory system)

มี 2 ระบบ คือ

1. ระบบหมุนเวียนเลือดแบบวงจรปิด (closed circulatory system) เลือดจะไหลเวียนอยู่ภายในท่อของเส้นเลือดและหัวใจตลอด พบในสัตว์พวกแอนนีลิด (annelid) เป็นพวกแรก และพบในสัตว์มีกระดูกสันหลัง (vertebrate) ทุกชนิด

2. ระบบหมุนเวียนเลือดแบบวงจรเปิด (open circulatory system) เลือดจะไหลในเส้นเลือดช่องว่างของลำตัว (hemocoel) แล้วไหลกลับเข้าสู่เส้นเลือดและเข้าสู่หัวใจต่อไป เลือดจะมีการปนกับน้ำเหลืองเรียกว่า ฮีโมลิมฟ์ (hemolymph)

การลำเลียงสารในร่างกายของสัตว์

1. การลำเลียงสารในร่างกายของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวและสัตว์ที่ไม่มีกระดูกสันหลัง

         1.1) สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว โดยเฉพาะโปรโตซัว จะมีการแลกเปลี่ยนสารผ่านเซลล์ได้โดยอาศัยการแพร่ เช่นเดียวกับฟองน้ำ ซึ่งจะมีการใช้น้ำเป็นตัวช่วยในการลำเลียงสาร โดยบีบตัวให้น้ำไหลไปตามช่องว่างภายในตัว (spongocoel) ให้น้ำไหลผ่าน แต่ไฮดรา และพลานาเรียจะใช้ช่องแกสโทรวาสคิวลาร์ (gastrovascular cavity) ทำหน้าที่แลกเปลี่ยนสารกับสิ่งแวดล้อมได้โดยตรง สำหรับสัตว์ที่มีโครงร่างซับซ้อนและมีขนาดใหญ่ เซลล์ที่อยู่ภายในร่างกายไม่ได้สัมผัสกับสิ่งแวดล้อมโดยตรง จำเป็นต้องมีระบบหมุนเวียนสาร

         1.2) ไส้เดือนดิน มีหลอดเลือด 2 เส้นใหญ่ๆ คือ เส้นเลือดด้านบน (dorsal blood vessel) และเส้นเลือดด้านล่าง (ventral blood vessel) ซึ่งทอดยาวตลอดลำตัว โดยทางส่วนหัวจะมีลักษณะเป็นห่วงหลอดเลือดรอบบริเวณหลอดอาหาร เชื่อมต่อกับหลอดเลือดด้านบนกับหลอดเลือดด้านล่าง ทำหน้าที่สูบฉีดเลือด จึงเรียกว่า หัวใจเทียม (pseudo heart) ซึ่งเลือดนั้นจะไหลวนอยู่ในหลอดเลือดต่อเนื่องกันตลอด จัดเป็นระบบหมุนเวียนเลือดแบบปิด (closed circulatory system)

         1.3) แมลง จะมีท่อด้านบนทำหน้าที่เป็นหัวใจ (tubular heart) เมื่อหัวใจบีบตัว ของเหลวที่เรียกว่า ฮีโมลิมฟ์ (hemolymph) จะออกไปตามท่อเข้าสู่แอ่งรอบๆ อวัยวะ เมื่อหัวใจพักของเหลวนั้นจะไหลกลับเข้าสู่หัวใจทางช่องออสเตีย (ostia) เมื่อแมลงขยับตัวหรือเคลื่อนไหว แอ่งไซนัส (sinus) จะถูกบีบทำให้ของเหลวไหลออกได้ ยิ่งเคลื่อนไหวเร็วของเหลวก็ยิ่งไหลเร็ว ทำให้สารอาหารไปยังเซลล์ต่างๆ ได้เร็วขึ้น ระบบหมุนเวียนเลือดแบบเปิด (open circulatory system) นี้จะนำเฉพาะสารอาหารไม่ได้ลำเลียงแก๊ส 

2. การลำเลียงสารในร่างกายของสัตว์มีกระดูกสันหลัง

การลำเลียงสารในร่างกายของสัตว์ที่มีกระดูกสันหลังเป็นระบบหมุนเวียนเลือดแบบปิด ซึ่งประกอบด้วย หัวใจ หลอดเลือด และเลือด จึงเรียกระบบนี้ว่า ระบบหัวใจและหลอดเลือด (cardiovascular system)

         2.1) ปลา มีหัวใจ 2 ห้อง คือ หัวใจห้องบน (atrium) 1 ห้อง และหัวใจห้องล่าง (ventricle) 1ห้อง มีการหมุนเวียนเลือดแบบวงจรเดียว (single circulation) โดยหัวใจห้องบนรับเลือดที่มีออกซิเจนต่ำที่มาจากเนื้อเยื่อ แล้วส่งต่อไปยังหัวใจห้องล่าง เมื่อหัวใจห้องล่างบีบตัวเกิด การส่งต่อไปยังเหงือกเพื่อแลกเปลี่ยนแก๊ส เลือดที่มีปริมาณออกซิเจนสูงจากบริเวณเหงือกจะไปบริเวณเนื้อเยื่อต่างๆ ของร่างกาย ดังนั้น เลือดที่ออกจากบริเวณเหงือกไปยังอวัยวะจะไปได้ช้ามากเนื่องจากไม่ได้ผ่านหัวใจ ปลาจึงเคลื่อนไหวตลอดเวลาเพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว 

         2.2) กบและและสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก มีหัวใจ 3 ห้อง คือ หัวใจห้องบน 2 ห้อง และหัวใจห้องล่าง 1 ห้อง โดยเลือดที่ออกจากหัวใจห้องล่างแยกออกเป็น 2 วงจร วงจรแรกออกไปยังปอด และผิวหนัง (pulmocutaneous circuit) เพื่อแลกเปลี่ยนแก๊ส ทำให้เลือดมีปริมาณออกซิเจนสูง ซึ่งจะกลับเข้าสู่หัวใจห้องบนซ้าย ลงสู่หัวใจห้องล่าง เมื่อหัวใจห้องล่างบีบตัวจะปล่อยเลือดไปสู่อวัยวะส่วนต่างๆ ของ ร่างกาย (systemic circuit) จากนั้น เลือดจากอวัยวะต่างๆ จะกลับเข้าสู่หัวใจห้องบนขวาแล้วลงสู่หัวใจห้องล่าง

การหมุนเวียนเลือดลักษณะดังกล่าวข้างต้นนั้น เรียกว่า การหมุนเวียนเลือดแบบสองวงจร (double circulation) หัวใจของสัตว์ที่มีห้องล่างเพียงห้องเดียวนั้น ทำให้เลือดที่มีออกซิเจนสูงจากปอด กับเลือดที่มีออกซิเจนต่ำที่กลับมาจากอวัยวะต่างๆ นั้นเกิดการปนกันบ้าง แต่สันนูนของกล้ามเนื้อภายในหัวใจห้องล่าง จะช่วยให้เลือดที่มาจากปอดออกไปห้องบนซ้ายเป็นส่วนใหญ่ และเลือดที่มาจากอวัยวะต่างๆ ออกไปทางด้านขวาเพื่อไปยังปอดและผิวหนัง

         2.3) สัตว์เลื้อยคลาน มีหัวใจ 3 ห้อง คือ หัวใจห้องบน 2 ห้อง และหัวใจห้องล่าง 1 ห้อง โดยที่หัวใจห้องล่างจะมีแผ่นกั้นออกเป็นด้านซ้ายและด้านขวา แต่แผ่นกั้นไม่กั้นตลอดแนว จึงอาจกล่าวได้ว่าสัตว์ พวกนี้มีหัวใจ 4 ห้องแบบไม่สมบูรณ์ ส่วนการหมุนเวียนเลือดนั้นเป็นแบบเดียวกับสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก แต่โอกาสปนกันของเลือดที่มีออกซิเจนต่ำกับออกซิเจนสูงมีโอกาสเกิดขึ้นน้อยกว่า จระเข้เป็นสัตว์ชนิดเดียวในกลุ่มนี้ที่มีหัวใจ 4 ห้อง โดยหัวใจห้องล่างแบ่งออกเป็น 2 ห้องชัดเจนและสมบูรณ์

         2.4) นกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม มีหัวใจ 4 ห้องแบบสมบูรณ์ คือ หัวใจห้องบน 2 ห้อง และหัวใจห้องล่าง 2 ห้อง มีการหมุนเวียนเลือดแบบสองวงจร โดยเริ่มจากเลือดออกจากห้องล่างขวา ไปยังปอดทางพัลโมนารีอาร์เตอรี (pulmonary artery) เพื่อไปรับออกซิเจน แล้วกลับจากปอดเข้าสู่หัวใจห้องบนซ้ายทางพัลโมนารีเวน (pulmonary vein) แล้วลงสู่ห้องล่างซ้าย จากห้องล่างซ้ายเลือดออกสู่เอออร์ตา (aorta) ไปยังส่วนต่างๆ ของร่างกาย แล้วกลับสู่ห้องบนขวาทางซูพีเรีย เวนาคาวา (superior vena cava) และอินฟีเรีย เวนาคาวา (inferior vena cava) แล้วลงสู่ห้องล่างขวา