As aves são animais com sistema circulatório fechado, duplo e completo. No sistema circulatório fechado, o sangue desses animais circula somente no interior de vasos; no sistema de circulação dupla, o sangue das aves passa duas vezes pelo coração; e no sistema circulatório completo, o sangue arterial não se mistura com o sangue venoso.
O coração das aves apresenta quatro câmaras (dois átrios e dois ventrículos) que se encontram totalmente separadas. O sangue venoso (rico em gás carbônico) proveniente do corpo do animal é levado até o átrio direito através de veias; enquanto que o sangue arterial (rico em oxigênio), proveniente dos pulmões, chega ao átrio esquerdo. Através de sístoles simultâneas, o sangue dos dois átrios é impulsionado para os respectivos ventrículos (átrio direito para o ventrículo direito; e átrio esquerdo para o ventrículo esquerdo). De cada ventrículo, o sangue é impulsionado para as artérias.
A artéria que se liga ao ventrículo direito é a artéria pulmonar e é por ela que o sangue venoso chega até os pulmões, sendo que a artéria que está ligada ao ventrículo esquerdo é a artéria aorta, que leva sangue arterial para todos os órgãos e tecidos do corpo do animal.
O sistema circulatório das aves se assemelha ao dos mamíferos, com pequenas diferenças, por exemplo: as hemácias das aves são dotadas de núcleo e com formas ovais, enquanto que as hemácias nos mamíferos são desprovidas de núcleo (anucleadas) e de formato arredondado. Outra diferença é que, nas aves, a artéria aorta que sai do ventrículo esquerdo é voltada para a direita, enquanto que nos mamíferos, a artéria aorta está voltada para a esquerda.
O fato de as aves possuírem circulação dupla e completa dá a esses animais uma maior disponibilidade de oxigênio e, consequentemente, uma maior disponibilidade de energia para que o animal consiga alçar voo e também para que ele mantenha sua temperatura corporal constante (homeotermia).
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