Tiểu luận Sinh học cơ thể Động vật Các kiểu hô hấp của Động vật cấu tạo hoạt động và thích nghi

Vậy cấu tạo cụ thể của cơ quan hô hấp ở các nhóm Động vật ra sao vàchúng có đặc điểm gì để có thể thích nghi có thể hô hấp có hiệu quả trong môi trườngsống của chúng, đó chính là vấn đề

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

Mục lục

Mục lục 3

A – Mở đầu 4

B – Nội dung 5

I Cấu tạo chung của hệ hô hấp: 5

1 Hô hấp ở nước 5

1.1 Mang ở Thân mềm 5

1.2 Mang ở Chân khớp 8

1.3 Mang ở cá 10

1.3.1 Mang ở cá sụn 10

1.3.2 Mang ở cá xương 12

2 Hô hấp ở cạn 15

2.1 Hô hấp bằng ống khí 15

2.2 Phổi 16

2.2.1 Hô hấp ở Lưỡng cư 16

2.2.2 Hô hấp ở Bò sát 18

2.2.3 Hô hấp ở Chim 19

2.2.4 Hô hấp ở Thú 21

II Chức năng hô hấp 26

1 Sự trao đổi khí ở mang và phổi (hô hấp ngoài) 26

1.1 Sự trao đổi khí ở mang 26

1.2 Sự trao đổi khí ở phổi 26

2 Sự trao đổi khí ở tổ chức (hô hấp trong) 27

III Sự điều hòa hoạt động hô hấp 28

C – Kết luận 30

Tài liệu tham khảo 31

A – Mở đầu

Hô hấp là sự trao đổi khí liên tục giữa cơ thể sống và môi trường xung quanh Một

hệ thống sống (trừ một số vi khuẩn yến khí) chỉ tồn tại và phát triển khi nó thường xuyênđược cung cấp năng lượng qua sự oxi hóa các chất dinh dưỡng Các phản ứng oxi hóasinh học đã cung cấp năng lượng cho tất cả các dạng hoạt động của động vật

Trong cơ thể chỉ có thể dự trữ ít O2 ở dạng oxihemoglobin của máu hoặcoximyoglobin của cơ Cho nên muốn duy trì được sự trao đổi chất thì cần có sự cung cấpliên tục O2 cho mỗi tế bào Cả khí O2 và chất dinh dưỡng đều được lấy từ môi trường xungquanh Kết quả của quá trình oxi hóa lại sản sinh ra CO2 và H2O ở môi trường bên trong

cơ thể, cần phải thài ra ngoài Chính vì vậy, thu nhận O2 và thải CO2 ra ngoài mang tínhsống còn của cơ thể

Ở động vật đơn bào, hô hấp là sự khuếch tán khí trực tiếp qua màng tế bào

Ở các động vật đa bào, hô hấp do cơ quan hô hấp đảm nhiệm Cơ quan hô hấp phát triểndần từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp đồng thời phụ thuộc, thích nghi với môitrường sống Vậy cấu tạo cụ thể của cơ quan hô hấp ở các nhóm Động vật ra sao vàchúng có đặc điểm gì để có thể thích nghi có thể hô hấp có hiệu quả trong môi trườngsống của chúng, đó chính là vấn đề tôi xin đề cập đến qua tiểu luận này

B – Nội dung

I Cấu tạo chung của hệ hô hấp:

Các động vật đơn bào và một số động vật đa bào nhỏ như thủy tức hay giun dẹpchưa có cơ quan hô hấp chuyên hóa Sự trao đổi khí thực hiện qua màng tế bào hoặcthành cơ thể, theo nguyên tắc khuếch tán

Một số động vật đa bào có lớp vỏ da mỏng cà sống trong điều kiện ẩm ướt, sự traođổi khí thực hiện qua vỏ da

Nhìn chung ở Động cật có các cơ quan hô hấp chuyên hóa với hai dạng hô hấpkhác nhau là hô hấp ở cạn và hô hấp ở nước

1 Hô hấp ở nước:

Cơ quan hô hấp chủ yếu là mang gặp ở tôm, cua, thân mềm, cá… Cấu tạo mang

gồm những sợi mảnh cử động linh hoạt gọi là lá mang Trong lá mang có hệ mạch máugiúp cho việc trao đổi khí được dễ dàng Mang có thể chỉ gồm các lá mang hoặc các lámang gắn trên vách mang được nâng đỡ bởi các cung mang

1.1 Mang ở Thân mềm, cơ quan hô hấp là lược mang (ctenidia).

- Ở lớp song kinh có vỏ, mang nằm trong khoang áo bao gồm nhiều đôi mang,

số lượng đôi các đôi mang thay đổi tùy loài (từ 11 – 26 đôi) Lúc con vật bám vào giá thểthì xoang áo kín Nước chảy vào xoang áo nhờ cử động của các tế bào tiêm mao nằm trênđôi mang

- Ở lớp Song kinh không có vỏ, chỉ có một đôi mang cuối cơ thể, đôi khi biến

mất.

- Ở lớp vỏ một tấm (Neopolina galatheae), có 3 – 6 đôi mang lá đối nhau

- Ở lớp chân bụng, hệ hô hấp của chân bụng là mang lá đối hay phổi Mang đặc

trưng cho chân bụng sống dưới nước có từ 1 đến 2 mang hướng về phía trước và phía sau

cơ thể Một số chân bụng chuyển sang đời sống trên cạn thì cơ quan hô hấp là phổi (một

số loài sống ở nước vẫn có phổi) Số lượng và vị trí của mang có liên quan đến quá trìnhtiến hóa của Chân bụng

Ở Chân khớp ở nước, cơ quan hô hấp là mang và mang sách.

- Ở lớp Chân rìu, cơ quan hô hấp là dạng biến đổi của mang lá đối, đặc trưng

cho từng nhóm Nhóm Mang nguyên thủy có mang bám hai bên phía sau cơ thể, mỗi

mang có nhiều tấm mang hình tam giác xếp thành 2 dãy Tấm mang của nhóm Mang sợi

có hình sợi, mỗi tấm mang có phần gốc hướng xuống dưới và phần ngọn hướng lên trên.Dãy tấm mang trong ở về phía cuối chân còn dãy tấm mang ngoài ở phía vạt áo

1.2 Mang ở Chân khớp: 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 ởgiáp xác

Giáp xác (Tôm, cua…)

Các phần phụ của giáp xác đã trải qua quá trình tiến hóa để thích nghi một cách đadạng với các chức năng khác nhau như: bơi, bò, cơ quan cảm giác Phần phụ đầu của giápxác có cấu tạo hai nhánh, ở giáp xác thấp thì cấu tạo 2 nhánh điển hình, còn ở giáp xáccao thì nhánh ngoài tiêu giảm

Các mang thường được gắn ở phần gốc của các cặp chân ngực, có dạng tấm haydạng sợi vận động của chân ngực sẽ tạo dòng nước chảy qua mang, giúp cho quá trình

hô hấp diễn ra

* 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…

*Mang ngoài: Nòng nọc của các loài lưỡng cư có 2-5 khe mang bao hàm những cơ quan hô hấp tựa như mang, nhưng chưa phải là mang thật sự Thông

thường lỗ thở và nắp mang không tồn tại, dù một số loài có thể có những cơ quan tương

tự như nắp mang Và thay vì có mang nằm trong cơ thể, nòng nọc phát triển một cấu trúcmang nằm ngoài cơ thể, mọc từ bề mặt ngoài của các cung mang Những mang ngoài này

sẽ tiêu giảm khi nòng nọc biến thái, nhưng một số loài thì mang ngoài vẫn tồn tại

1.3 Mang ở cá:

1.3.1 Mang hình túi ở cá bám:

Cấu tạo đặc biệt: Ống hô hấp nằm phía dưới ống thực quản kéo dài tới trước

tim với bảy túi mang mỗi bên Mỗi túi mang đều có lỗ thông thẳng ra ngoài, bên trong túi lồi nhiều nếp gấp dọc trên dưới gọi là lá mang Giữa hai túi mang có vách

liên kết ngăn đôi thành khoang bao mang

Động tác hô hấp thực hiện nhờ sự phồng xẹp của lồng ngực làm nước vào ra quakhe mang Nhờ cấu tạo đặc biệt này mà cá miệng tròn vẫn có thể hô hấp trong khi đầu rúcsâu vào thân vật chủ

1.3.1 Mang ở cá sụn:

a Cấu tạo:

Mang cá nhám gồm 4 đôi cung

mang đủ, một đôi cung mang nửa nằm

sau cùng Mỗi cung mang đủ gồm hai lá

mang gắn vào cạnh trước và cạnh sau

cung mang, ở mang nửa chỉ có một lá

mang gắn ở cạnh sau cung móng.

Trên lá mang có vô số sợi mang,

trên sợi mang có tơ mang sơ cấp, thứ cấp

làm tăng diện tích tiếp xúc của mang với

nước lên rất nhiều lần - là nơi mạch máu

phân bố tới để tiến hành trao đổi khí Bám

trên cung mang còn có vách ngăn mang

với đĩa sụn nâng đỡ Ngăn cách giữa hai lá mang là khe mang.

Không có xương nắp mang.

b Cử động hô hấp

Khi hít vào: Thềm miệng hạ

xuống => thể tích khoang miệng

tăng lên => áp suất giảm => van lỗ

thở mở => nước vào miệng qua lỗ

miệng và lỗ thở

Khi thở ra: Thềm miệng

nâng lên => thể tích khoang miệng

tăng lên => áp suất tăng => van lỗ

thở đóng => nước đi xuống hầu, qua

mang => trao đổi khí qua mang

Nước không đi vào qua khe mang mặc dù ở lớp cá sụn không có xương nắp mangcũng như không có riềm da do cấu tạo của mang có van nắp mang Van nắp mang đượccấu tạo gồm những đoạn sụn có thể cử động được Khi áp suất bên ngoài tăng => van nắpmang đóng lại ngăn nước đi vào qua mang

Như vậy, cử động của thềm miệng là quan trọng nhất đối với hình thức hô hấp này

1.3.2 Mang ở cá xương:

a Cấu tạo:

Mang cá xương gồm bộ máy mang ở bên trong và bên ngoài có hệ thống xươngnắp mang che phủ

Mang gồm 4 đôi cung mang, mỗi cung mang có hai hang sợi mang được tạo thành

từ các đĩa phẳng gọi là phiến mỏng Cung mang phân đốt => các lá mang cử động linhhoạt hơn; không có vách mang

Vì thiếu cách gian mang nên lá mang cá chép gắn trực tiếp vào cung mang Mỗi lámang có gốc gắn với nhau và đầu kia tự do

Màng mang là riềm da mềm có tác dụng như lá van chỉ cho nước đi ra theo mộtchiều

b Cử động hô hấp:

Động tác hô hấp của cá xương là một sự phối hợp cử động nhịp nhàng giữa miệng,nắp mang và màng mang gồm hai pha:

Pha 1 Miệng cá mở ra, xương nắp mang nâng lên làm cho thể tích khoang mang

tăng trong khi áp suất trong khoang này giảm

Nước từ môi trường ngoài chỉ vào miệng qua hầu vào khoang mang vì phía khemang đã bị màng mang mềm bịt kín dưới áp lực của nước

Pha 2 Miệng cá ngậm lại, xương nắp mang hạ xuống làm cho thể tích khoang

mang giảm, áp suất trong khoang mang tăng lên

Nước chỉ thoát ra ngoài qua khe mang do màng mang mỏng dễ dàng bị nâng lên

*Hiệu ứng ngược dòng:

Sư sắp xếp các mao mạch ở một mang cá cho phép sự trao đổi ngược dòng, là sựtrao đổi của một chất hoặc nhiệt giữa 2 dung dịch chảy theo các chiều ngược nhau Ở mộtmang cá, quá trình này làm tăng hiệu quả trao đổi khí

Các cơ chế trao đổi ngược dòng có hiệu quả rõ rệt Ở mang cá, trên 80% oxi hòatan trong nước được tách ra khi nó đi qua bề mặt hô hấp Sự trao đổi ngược dòng cũngđóng góp cho sự điều hòa nhiệt độ và cho chức năng của thận động vật có vú

mở rộng của khí quản tạo thành các túi khí gần các cơ quan cần cung cấp nhiều oxygen.

Hệ thống ống khí phân nhánh thành các ống nhỏ hơn rồi thành các vi ống khí chứa đầydịch

Không khí đi vào các khí quản qua các lỗ thở trên bề mặt thân côn trùng và đi vàocác ống nhỏ gọi là tiểu khí quản Các tiểu khí quản là các ống kín, và đầu tận cùng củachúng chứa dịch (màu xanh xám) Khi động vật hoạt động và dùng nhiều oxi, phần lớn

dịch được rút vào trong cơ thể Điều này làm tăng diện tích bề mặt của các tiểu khí quảnchứa khí khi tiếp xúc với các tế bào.

2.2 Phổi:

Không giống như hệ thống khí quản phân nhánh khắp cơ thể côn trùng, phổi là cơquan hô hấp khu trú Biểu hiện cho sự gấp nếp của bề mặt cơ thể, phổi thường được chiathành nhiều túi nhỏ

Vì bề mặt hô hấp của phổi không tiếp xúc trực tiếp với tất cả các phần khác của cơthể, nên khoảng cách phải được nối liền nhờ hệ tuần hoàn, nó vận chuyển khí giữa cácphổi và phần còn lại của cơ thể

Ở cá và ếch nhái phổi chỉ là một túi đơn giản, sau đó mặt trong phân nhánh chiaphổi làm nhiều ngăn rồi thành dạng như tổ ong Ở động vật có xương sống bậc cao từ bòsát trở lên cấu tạo của phổi phức tạp hơn gồm có nhiều thùy ở bên ngoài Bên trong cónhiều phế nang và phế bào làm tăng diện tích tiếp xúc trong việc trao đổi khí

*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

2.2.1 Hô hấp ở Lưỡng cư:

a Cấu tạo:

Phổi lưỡng cư tương đối đơn giản Hình túi tạo thành nhiều phế nang nhờ các váchngăn Phế nang phát triển mạnh ở lưỡng cư không đuôi, còn các nhóm khác thì phế nangmới chỉ có ở một phổi hay nằm ở đáy phổi Diện tích của phổi còn nhỏ Khí quản củalưỡng cư ngắn, chia làm 2 nhánh vào phổi Thanh quản ở đầu phế quản liên quan đến khảnăng phát thanh, được nâng bởi sụn hạt cau và sụn nhẫn, có dây thanh nằm song songtrong khe thanh quản Một số loài lưỡng cư không đuôi có thêm túi kêu là cơ quan cộnghưởng dùng để khuyếch đại âm thanh

b Cử động hô hấp

Do không có lồng ngực nên sự thông khí phổi ở lưỡng cư là hiện tương hít thở ápsuất dương, làm phổi phình lên nhờ áp lực của dòng khí

Trong giai đoạn đầu tiên của thì hít vào, các cơ làm hạ thềm miệng xuống làm thểtích khoang miệng tăng, áp suất giảm di đó hút khí vào qua mũi.

Tiếp theo với mũi và miệng đóng, thềm miệng nâng lên, thể tích khoang miệnggiảm, thể tích tăng, đẩy khí xuống khí quản Khi thở ra, khí bị đẩy ngược ra ngoài bằngviệc đàn hồi của phổi nhờ sức ép của thành cơ thể

Động tác tiếp theo là thềm miệng nâng lên đẩy nốt lượng khí chưa trao đổi còn lạivào phổi

Sau đó thềm miệng nâng lên hạ xuống liên tục để vừa đẩy khí ra vừa đưa khí vàoqua miệng

Ngoài hình thức hô hấp bằng phổi, ở ếch nhái còn có hô hấp qua da Tùy theo môitrường sống mà có hình thức hô hấp chủ yếu

2.2.2 Hô hấp ở Bò sát:

a Cấu tạo:

- Cơ quan hô hấp hoàn toàn bằng phổi Mang chỉ có ở giai đoạn phôi

- Đường hô hấp đã tách biệt với đường tiêu hoá và phổi có cấu tạo phức tạp hơn.Đường hô hấp bắt đầu từ lỗ mũi ngoài đến ống mũi - hầu, lỗ mũi trong, xoang miệng, khehọng, thanh quản, khí quản, phế quản, phổi Trong đó, khí quản dài, phân thành 2 phếquản đi vào 2 lá phổi

- Phổi của bò sát tiến hóa hơn lưỡng cư, có nhiều lỗ tổ ong hình thành phế nanglàm tăng diện tích tiếp xúc Phổi xốp nên diện tích phân bố mao mạch tăng lên, dung tíchlớn, đảm nhận được chức năng trao đổi khí

- Mức độ phức tạp của phổi tăng dần theo nhóm bò sát khác nhau, phổi một số loàithằn lằn có túi khí thông với phế quản

b Cử động hô hấp:

Cử động hô hấp của bò sát có ba kiểu khác nhau:

- Hô hấp bằng lồng ngực nhờ xương sườn và cơ gian sườn Ở cá sấu có thêm cơhoành, cử động của cơ hoành làm thay đổi thể tích lồng ngực, giúp cho việc hô hấp

- Hô hấp bằng thềm miệng như ếch nhái

- Ở Rùa không có cơ hoành, xương sườn gắn vào mai không thể cử động được.Hoạt động hô hấp bằng cách cử động của chi và đầu (thò ra thụt vào) làm thay đổi thểtích lồng ngực, giúp cho việc hô hấp

2.2.3 Hô hấp ở Chim:

a Cấu tạo:

- Hô hấp bằng phổi, nhưng độ co giãn của lồng ngực kém Hệ thống túi khí pháttriển len lỏi gữa các nội quan, cơ dưới da và khoang khí của xương Túi khí giúp chimcách nhiệt, giảm nhẹ thể trọng, chủ yếu hô hấp khi bay Minh quản phát triển (cơ quantạo âm thanh của chim)

- Hệ hô hấp của chim có những biến đổi rất lớn đáp ứng nhu cầu trao đổi khí caokhi chim bay

+ Đường hô hấp bắt đầu từ đôi lỗ mũi ngoài dẫn đến xoang mũi rồi lỗ mũi trong.Mặt trong xoang mũi có màng nhầy làm ấm và ẩm không khí trước khi vào phổi

+ Tiếp theo là khí quản, ở chỗ khí quản phân thành hai phế quản có minh quản.+ Phế quản đi tới phổi tạo ra các vi phế quản, xuyên qua thành phổi tạo thành cáctúi đặc biệt gọi là túi khí Phổi nhỏ, ít giãn nở vì được dính sát vào thành cơ thể Phổichim có vô số các vi khí quản

+ Hệ thống túi khí rất phát triển Gồm 9 túi khí chính nối tiếp nhau trong ngực,bụng và kéo dài thành các túi nhỏ len lỏi vào giữa các nội quan, các cơ dưới da và trongcác khe rỗng của xương Túi khí giúp cơ thể chim cách nhiệt, giảm thể trọng và chủ yếugiúp chim hô hấp khi bay

Khi nâng cánh lên, túi khí mở ra, không khí thở vào qua phổi, 75% không khí đivào túi khí Các túi khí phía sau như là kho dự trữ không khí trong lành Khi đập cánh, túikhí xẹp xuống, không khí giàu oxy này được đẩy ra qua phổi và được tập trung lại trongcác túi khí ở phía trước Từ đây không khí đi thẳng ra ngoài.

Động tác hô hấp của chim gồm 4 chu kỳ:

+ Hít vào chu kỳ 1: Các túi khí phía sau căng lên hút không khí từ mũi qua khíquản đi thẳng vào các túi này (không đi qua phổi)

+ Thở ra, chu kỳ 1: Các túi khí sau co bóp đẩy khí đi qua phổi và thực hiện quátrình trao đổi khí tại các ống khí

+ Hít vào, chu kỳ 2: Các túi khí phía trước dãn ra hút khí đã trao đổi từ các ống khívào trong các túi khí này

Như vậy phổi nhận khí trong lành cả trong quá trình hít vào và thở ra Hầu nhưdòng không khí giàu oxy liên tục đi qua hệ thống hô hấp, Po2 tối đa trong phổi chim caohơn so với các động vật có vú Đây là một lý do làm chim hoạt động tốt hơn các động vật

có vú ở độ cao

2.2.4 Hô hấp ở Thú:

a Cấu tạo:

- Khoang mũi là một phần tách ra từ khoang miệng Khoang mũi khá rộng, thành

có cấu tạo niêm mạc xương và sụn.Về mặt chức năng, khoang phía trên có chức năngkhứu giác, khoang dưới có chức năng hô hấp Khoang khứu giác có nhiều tế bào thầnkinh thụ cảm khứu giác Khoang hô hấp có nhiều tế bào tiết dịch nhầy, sâu vào phía trongcác tế bào tiết dịch loãng hơn để làm ẩm không khí hít vào Trên màng nhầy vùng phíasau còn có các lông nhung, khi vận động các lông đẩy chất nhầy và bụi ra ngoài Dướimàng nhầy là mạng mạch máu dày, thành mạch ở đây có lớp cơ trơn phát triển làm cogiãn mạch mạnh hơn

Thanh quản là một bộ phận của đường hô hấp, có liên quan đến chức năngphát âm Thanh quản gồm có các sụn là: sụn giáp, sụn nhẫn, sụn phễu, sụn thanh-thiệt.Các sụn này nối với nhau bằng các cơ Niêm mạc lót mặt trong thanh quản có nhiềutuyến chùm tiết dịch Trên lớp tế bào thượng bì có lông nhung làm rung động theo hướng

từ trong ra ngoài để đẩy các vật lạ không cho rơi vào khí quản