Como todos los cefalópodos, los pulpos tienen un sistema circulatorio cerrado, donde la sangre permanece dentro de los vasos sanguíneos. Los pulpos tienen tres corazones: dos corazones branquiales bombean sangre a través de cada una de las dos branquias, mientras que el tercero es un corazón sistémico que bombea sangre a través del cuerpo. El corazón sistémico está inactivo cuando el animal está nadando. La sangre del pulpo contiene la proteína hemocianina, rica en cobre para transportar oxígeno. Esto hace que sea muy viscosa, siendo cuatro veces más densa que el agua. Los pulpos tienen presiones sanguíneas muy altas, que pueden exceder de los 7 mmHG. Al igual que los vertebrados, los vasos sanguíneos de los cefalópodos pueden mantener la presión arterial. Aunque es menos eficiente en condiciones normales que la hemoglobina rica en hierro de los vertebrados, en condiciones frías y con bajos niveles de oxígeno, el transporte de oxígeno con hemocianina es más eficiente que con hemoglobina. La hemocianina se disuelve en el plasma en lugar de ser transportada dentro de glóbulos rojos, lo que le da a la sangre de los pulpos un color azulado.

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