Động vật không xương sống ( phần 19 ) Đặc điểm chung của ngành Chân khớp pptx

Có các đặc điểm chung như sau: Cơ thể cùng với các phần phụ phân đốt, hình thành bộ xương ngoài, xuất hiện ống khí cơ quan hô hấp và ống manpighi là cơ quan bài tiết của nhóm sống trên c

Động vật không xương sống ( phần 19 )

Đặc điểm chung của ngành Chân khớp

Chân khớp là ngành lớn trong giới động vật, chiếm khoảng hơn 2 phần 3

số loài động vật có trên hành tinh Có các đặc điểm chung như sau: Cơ thể cùng với các phần phụ phân đốt, hình thành bộ xương ngoài, xuất hiện ống khí (cơ quan hô hấp) và ống manpighi (là cơ quan bài tiết) của nhóm sống trên cạn

1 Sự phân đốt và hiện tượng đầu hoá

Hiện tượng phân đốt và đầu hoá là một đặc điểm quan trọng của động vật chân khớp Nét nổi bật là sự phân đốt dị hình và mức độ phân đốt khác nhau ở các nhóm khác nhau Các đốt có thể nhiều và giống nhau như ở động vật nhiều chân (cuốn chiếu, rết, sâu đá…) Nhóm động vật này biểu hiện sự phân đốt thấp hay phân đốt đồng hình Một số nhóm động vật khác có sự tập trung các đốt thành từng phần cơ thể khác nhau và giữ các chức phận khác nhau như ở nhóm động vật có kìm (nhện, bò cạp), có mang (tôm, cua…) và có khí quản (côn trùng) Các nhóm động vật này thể hiện sự phân đốt cao, gọi là phân đốt dị hình (hình 9.1)

Hiện tượng đầu hoá là một sự kiện quan trọng trong quá trình tiến hoá của động vật Nó gắn liền với sự phát triển của não bộ, các giác quan và phần phụ miệng Phần đầu của chân khớp gồm: phần đầu nguyên thuỷ (acron) tương ứng với phần trước miệng của giun đốt Phần đầu bổ sung do các đốt thân phía trước kết hợp với phần đầu nguyên thủy Số đốt bổ sung này thay đổi tùy nhóm (hình 9.2)

Nhìn chung cơ thể chân khớp được chia làm 3 phần (đầu, ngực, bụng) như ở chân khớp hiện đại, tuy nhiên có khi phần đầu nhập với phần ngực tạo thành phần đầu ngực như ở nhện, giáp xác

2 Hình thành bộ xương ngoài

Cơ thể của chân khớp có một lớp vỏ cứng bao ngoài Lớp này là tầng cuticula, sản phẩm tiết của lớp biểu bì Vỏ cơ thể ở mỗi đốt gồm 4 tấm là tấm lưng (ternum), tấm bụng (sternum) và 2 tấm bên (pleurum)

Về cấu tạo vỏ cơ thể phân biệt tầng mặt (epicuticun) và tầng dưới (tầng cuticun trước – procuticun) Tầng mặt là một lớp mỏng, có bản chất là lipoprotein, ngăn cản sự trao đổi nước Tầng dưới dày hơn, có

2 thành phần chính là kitin (là một pôlysaccarit có nitơ – pôlyaxetin glucozamin, khi bị thuỷ phân thì tạo thành glucôzamin, đường và axit béo và nhiều axit axêtic) và protein Kitin có màu trắng, dẻo đàn hồi

và thấm nước còn protein thì tùy loại, có thể cứng (sclerotin) hay mềm (relizin) Nhiều người chia procuticun thành 2 lớp là lớp cuticun ngoài (exocuticun) và lớp cuticun trong (endocuticun) Tầng endocuticun giàu kitin hơn và protein chủ yếu là relizin nên mềm dẻo hơn Ở một số chân khớp bộ xương còn thấm thêm muối vô cơ như cacbonat hay phôtphát can xi nên bộ xương rất cứng (tôm, cua, sâu đá…) Cuticula còn lót những phần lõm có nguồn gốc lá phôi ngoài như ruột trước, ruột sau, ống khí và ống dẫn của tuyến nội tiết

Bộ xương ngoài có tác dụng bảo vệ cơ thể, chống mất nước và là nơi bám của cơ Nhờ bộ xương ngoài mà chân khớp có thể thích nghi với điều kiện sống tốt hơn và phân bố rộng hơn Sự xuất hiện bộ xương ngoài đã làm mất hoàn toàn lớp biểu mô có tiêm mao ở động vật bậc thấp

3 Hiện tượng lột xác để tăng khối lượng cơ thể

Lớp vỏ ngoài là một trở ngại cho sự tăng trưởng về khối lượng cơ thể, động vật chân khớp bị hạn chế không thể tăng trưởng từ từ Do vậy khi

cơ thể đã lớn hết cỡ, lớp vỏ cũ trở nên chật chội thì động vật chân khớp tiến hành lột xác - tức là thực hiện quá trình vứt bỏ lớp vỏ cũ, hình thành lớp vỏ mới Lớp vỏ mới còn mềm, phải sau một thời gian nhất định mới cứng lại Động vật chân khớp tranh thủ lúc lớp vỏ mới còn mềm để lớn lên Có 2 quá trình cùng được tiến hành trong khi lột xác: Đó là sự tiết ra lớp vỏ mới của tế bào biểu bì và sự tiết dịch lột xác chứa enzym hoà tan tầng endocuticun của lớp vỏ cũ Số lần lột xác thay đổi tùy theo nhóm loài và đây là thời kỳ nguy hiểm nhất vì cơ thể của chúng rất dễ bị thương tổn, vì vậy chúng thường tìm nơi an toàn để trốn tránh lột xác được điều khiển bằng cơ chế thần kinh thể dịch (hoocmôn) Hoocmôn lột xác là ecdyson ở nồng độ thấp tác động lên tế bào biểu bì gây tiết enzym phân giải tầng endocuticun của vỏ cơ thể, còn ở nồng độ cao thì gây việc tiết ra lớp vỏ mới Bộ phận tiết hoocmôn là tuyến tiết, vị trí, cấu tạo và tên gọi khác nhau tùy nhóm động vật Ví dụ ở côn trùng là tuyến ngực trước, ở giáp xác là tuyến nằm ở trong phần đầu (cơ quan Y)

4 Hệ thần kinh và giác quan

Hệ thần kinh vẫn giữ sơ đồ cấu tạo của giun đốt, song đã có thay đổi đáng

kể, nhất là nhóm động vật chân khớp cao như côn trùng Hệ thần kinh của chân khớp gồm có não và hai dây thần kinh chạy dọc bụng Não có cấu tạo phức tạp gồm não trước, não giữa và não sau Não trước (protocerebrum) gồm một thể trung tâm, một cầu não trước, một hay hai thể nấm Thể nấm là trung khu thần kinh điều khiển các hoạt động bản năng phức tạp (nhất là ở nhóm côn trùng có đời sống xã hội) Não trước còn có liên hệ với trung khu thị giác, điều khiển hoạt động của mắt kép Não giữa (meso- hay deuterocerebrum) gồm các hạch râu, từ đó có các dây thần kinh điều khiển đôi râu thứ nhất, là trung khu khứu giác và có cầu nối trên hầu Hai dây thần kinh chạy dọc tạo thành chuỗi hạch thần kinh bụng Mỗi đôi hạch ứng với một đốt Từ một đôi hạch có 3 đôi dây thần kinh: Đôi thứ nhất và đôi thứ 3 ở mặt lưng là đôi dây thần kinh vận động, còn đôi thứ 2 ở mặt bụng là dây cảm giác (đặc điểm phân bố này cũng thấy ở giun đốt và có móc) Não sau (trito- hay metacerebrum) gồm

2 hạch não có cầu nối dưới hầu, là trung khu điều khiển đôi râu thứ 2 của giáp xác và đôi kìm của có kìm Não sau còn có hệ thần kinh giao cảm miệng - dạ dày, điều khiển phần trước ống tiêu hoá Trung khu giao cảm là hạch hầu hay một số hạch phụ (giáp xác), hạch trán (côn trùng) Nhìn chung hệ thần kinh giao cảm tiêu giảm nhiều ở nhiều chân và hầu như không có ở có kìm (hình 9.3)

Trong số các giác quan thì mắt kép là sản phẩm riêng của chân khớp Cấu tạo mỗi mắt kép có nhiều ô mắt (ommatidium) Mỗi ô mắt có phần bao ngoài là màng sừng trong suốt, hình lục giác, tiếp theo là thuỷ tinh thể hình côn, cả 2 bộ phận tạo thành thấu kính của ô mắt Bên trong là chùm

tế bào màng lưới có chức năng cảm nhận ánh sáng liên hệ với trung tâm thần kinh thị giác Các tế bào này xếp hình hoa thị, bao quanh thể que do chúng tiết ra, nằm dọc theo trục ô mắt… Bờ bên của từng ô mắt là tế bào sắc tố Chúng có thể xếp theo 2 kiểu, phù hợp với 2 lối nhìn khác nhau của chân khớp Ví dụ như mắt của côn trùng hoạt động ban ngày thường

có sắc tố phân bố đều và cố định trong các tế bào sắc tố bao quanh ô mắt nên ngăn cách riêng từng ô mắt Như vậy mỗi tia sáng từ bên ngoài chỉ lọt vào từng ô mắt và chỉ tạo ảnh một điểm trên màng lưới Tổng hợp tất

cả các ảnh sẽ là ảnh khảm (lốm đốm) và với lối nhìn này thì ảnh sẽ rời rạc

và kém sắc nét Còn mắt côn trùng hoạt động ban đêm thì sắc tố có thể di động và thường tập trung về phía trên hay về 2 cực của ô mắt nên không thể ngăn các ô mắt với nhau Do vậy tế bào mạng lưới của mỗi ô mắt có thể nhận được nhiều tia sáng một lúc (tia chiếu thẳng qua thể thủy tinh và tia chiếu xiên từ các ô mắt khác tới) Nhờ đó ảnh được tạo nên là ảnh chồng và tổng hợp ảnh sẽ ảnh chồng (ảnh chập) nên ảnh sẽ rõ ràng và sắc nét hơn

5 Hệ cơ phát triển

Cấu tạo cơ theo kiểu bao cơ liên tục ở các ngành giun như giun dẹp, giun tròn và giun đốt không còn thích hợp đối với chân khớp khi cơ thể bị đóng khung trong bộ xương ngoài Từ bao cơ đã tiến hoá để hình thành các bó cơ vận động từng phần hoặc từng đốt của cơ thể Quá trình này được bắt đầu từ động vật giun đốt có lối vận động tích cực bằng chi bên

Cơ của hân khớp là cơ vân điển hình và có phản ứng nhanh hơn so với cơ trơn So sánh thời gian phản ứng của một số nhóm động vật ta thấy như sau: Ở hải quỳ cơ ở vùng quanh hầu có thời gian phản ứng là 5 giây, còn

ở cơ vòng là 60 - 180 giây; sứa từ 0,5 – 1 giây; cơ vòng của giun đất là 0,3 – 0,5 giây; cơ co sợi byssus trước của trai là 1 giây; cơ tua đầu của ốc 2,5 giây; cơ bụng sam là 0,195 giây và cơ cánh côn trùng là 0,025 giây Nhánh thần kinh điều khiển hoạt động của cơ ở chân khớp cũng có sai khác với các nhóm động vật khác Ở động vật có xương sống một cơ là điểm đến của từ hàng trăm hay hàng triệu nơron, trong khi đó mỗi sợi cơ chỉ có 1 nơron độc nhất Ở chân khớp thì ngược lại, một cơ chỉ là điểm đến của 1 hay rất ít nơron, trong khi đó mỗi sợi cơ lại liên kết với 5 kiểu nơron khác nhau (nơron gây co cơ nhanh chóng, nơron gây co cơ chậm nhưng bền, nơron gây ức chế ) và mỗi nơron phát nhánh tới nhiều sợi

cơ Mặt khác trên mỗi cơ của chân khớp có thể có vài loại sợi cơ khác nhau về chức năng và hoạt động sinh lý Như vậy cường độ co cơ của động vật có xương sống phụ thuộc vào số axon được phát động (tức là số lượng cơ được kích thích), ở chân khớp thì lại phụ thuộc vào bản chất của sợi cơ được kích thích và các hiệu quả tương tác của một số kiểu nơron

có xinap trên cùng một sợi cơ

6 Hệ tuần hoàn hở

Hệ tuần hoàn của giun đốt là hệ tuần hoàn kín, máu lưu thông được là nhờ sự co bóp của thành mạch máu và nhất là hoạt động của bao cơ Ở chân khớp do hình thành bộ xương ngoài nên đã vô hiệu hoá hoạt động của cơ Mặt khác tim chưa chuyên hoá sâu theo chức năng co bóp nên buộc động vật chân khớp phải phá vỡ thành mao quản để hình thành nên hệ tuần hoàn hở Phần chủ yếu của hệ tuần hoàn của chân khớp là mạch chạy dọc sống lưng được gọi là "tim" với các đôi lỗ tim ở hai bên Khi tim co máu được dồn lên đầu, sau đó vào nội quan, làm ngập nội quan và tràn đầy trong các hệ khe rỗng Máu sau khi đã qua

hệ hô hấp và bài tiết trở về xoang bao tim và vào tim qua đôi lỗ tim Các

lỗ tim này đều có van để không cho máu chuyển ngược chiều Máu chứa huyết sắc tố hemoglobin (màu đỏ) hay hemocyanin (màu xanh) tùy nhóm động vật chân khớp khác nhau

7 Hình thành thể xoang hỗn hợp

Thể xoang điển hình ở chân khớp chỉ còn lại một phần quanh hệ sinh dục

và hệ bài tiết Phần còn lại của thể xoang chuyển thành mô liên kết, được gọi là thể xoang hỗn hợp (mixocoelum), được hình thành liên quan đến

hệ tuần hoàn của chân khớp Thể xoang cùng với hệ tuần hoàn bao quanh nội quan

8 Cơ quan hô hấp

Cơ quan hô hấp ở chân khớp đa dạng phù hợp với môi trường sống như mang và mang sách (ở nước), phổi sách và khí quản (ở cạn)

Mang là các nhánh của ở gốc phần phụ, thường nằm trong xoang mang, chỉ gặp ở giáp xác Một số giáp xác sống trên cạn thì mang tiêu giảm, còn thành xoang mang biến đổi để làm tăng diện tích trao đổi khí

Mang sách gồm các tấm xếp chồng lên nhau như những trang sách

ở dưới phần phụ, chỉ gặp ở một số nhóm chân khớp cổ như sam, so Phổi sách là các phần lõm vào của thành cơ thể, bên trong có các tấm vỏ chồng lên nhau như những trang sách, thường gặp ở động vật hình nhện Phổi sách được coi là sự biến đổi của mang sách khi động vật chuyển từ đời sống dưới nước lên trên cạn

Ống khí là cơ quan hô hấp đặc trưng của chân khớp trên cạn như côn trùng, nhiều chân, một số hình nhện Cấu tạo của ống khí gồm một hệ thống ống có khung cuticun nâng đỡ mặt trong ống giúp cho khí quản mềm dẻo, linh hoạt và không bị thay đổi hình dạng khi động vật chuyển động Ống khí phân nhánh ngang dọc và tận cùng đến tận tế bào và mô, thông với môi trường qua lỗ thở Không khí xâm nhập vào cơ thể nhờ nhịp co giãn của các tấm cuticun và sự đóng mở của lỗ thở Mặt khác không khí cũng có thể khuyếch tán thụ động qua vỏ cơ thể

Ở côn trùng sống dưới nước thì ống khí chuyển thành hệ ống kín, không

có lỗ thở, khí vào qua một số vùng da được gọi là mang ống khí

Hô hấp qua bề mặt cơ thể chỉ thấy ở một số động vật chân khớp có cơ thể

bé, sống trên cạn và cả dưới nước

Ống khí là cơ quan hô hấp phổ biến nhất của chân khớp, cấu tạo của ống khí giúp cho chân khớp trao khí thuận lợi với môi trường khô, ẩm và nhất là kịp thời cung cấp ôxy cho các hoạt động co cơ với cường độ lớn khi bay, nhảy

9 Cơ quan bài tiết

Bài tiết của động vật chân khớp được chia thành 2 dạng chủ yếu:

Một là dạng biến đổi của hậu đơn thận của giun đốt và chỉ còn lại ở một

số đốt như tuyến hàm hay tuyến râu của giáp xác, thận môi hay thận hàm của nhiều chân, tuyến háng của một số hình nhện và đuôi kiếm

Hai là ống manpighi ở côn trùng và nhiều chân là cơ quan bài tiết mới xuất hiện ở chân khớp trên cạn Ống này nằm chìm trong thể xoang và có

một đầu thông với ranh giới ruột giữa và ruột sau, một đầu còn lại lơ lửng trong thể xoang Sản phẩm bài tiết từ thể xoang sẽ vào ống manpighi, sau

đó vào ruột sau và ra ngoài theo phân Chất bài tiết đặc trưng cho từng nhóm động vật khác nhau Ví dụ như ở giáp xác thì chủ yếu là amoni và amin, ở nhện là guanin còn ở côn trùng thì là các muối urát

10 Tuyến sinh dục và đặc điểm phát triển

Tuyến sinh dục của động vật chân khớp là phần thu hẹp của thể xoang Sản phẩm sinh dục đổ trực tiếp vào ống dẫn (có quan hệ với ống dẫn thể xoang) Lỗ sinh dục không cố định Ví dụ như ở giáp xác thì ở cuối ngực, nhện ở gần giữa cơ thể, nhiều chân thì ngay sau đầu, côn trùng thì ở cuối

cơ thể Trứng nhiều thể vàng và thuộc loại trung noãn hoàng, phân cắt trứng theo bề mặt Phôi vị được hình thành theo lối lõm vào hay di nhập

Lá phôi giữa hình thành theo lối đoạn bào từ tế bào 4d

Ở giai đoạn phôi, tùy theo lượng noãn hoàng nhiều hay ít mà phôi sẽ phát triển trực tiếp hay gián tiếp qua các dạng ấu trùng khác nhau

11 Hệ thống học Chân khớp

Ngành Chân khớp được chia thành 4 phân ngành:

+ Phân ngành Trùng ba thùy (Trilobitomorpha), chỉ có 1 lớp

+ Phân ngành Có kìm (Chelicerata) có 4 lớp

+ Phân ngành Có mang (Branchiata) chỉ có 1 lớp

+ Phân ngành Có ống khí (Tracheata) có 2 lớp