Tiểu luận Sinh học cơ thể Động vật NHỮNG ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI CỦA HỆ TUẦN HOÀN Ở CÁC NHÓM ĐỘNG VẬT

Các khoảng cách bên trong rất lớn, gây khó khăn cho việc khuyếch tán... Hệ thống mạch máu... CHỨC NĂNG CỦA HỆ TUẦN HOÀN:1... PHẦN II: NHỮNG ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI CỦA HỆ TUẦN HOÀ

PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG

I KHÁI NIỆM VỀ HỆ TUẦN HOÀN:

Hệ tuần hoàn là hệ cơ quan trong cơ thể có chức năng vận chuyển các chất để đáp ứng nhu cầu trao đổi chất của cơ thể

Ở các động vật đơn bào và đa bào bậc thấp chưa xuất hiện hệ tuần hoàn, nhưng đến các nhóm động vật đa bào bậc cao hơn, hệ tuần hoàn xuất hiện như một hệ quả tất yếu, do các lí do sau đây:

1 Diện tích bề mặt cơ thể nhỏ hơn so với thể tích cơ thể, vì thế sự khuyếch tán các chất qua bề mặt cơ thể không đáp ứng được nhu cầu trao đổi chất của cơ thể

2 Đối với các động vật sống ở trên cạn, bề mặt cơ thể phải là không thấm nước để đảm bảo giữ được lượng nước cần thiết trong cơ thể Vì vậy, sự thải và lấy các chất trực tiếp qua bề mặt cơ thể là rất khó xảy ra

3 Các khoảng cách bên trong rất lớn, gây khó khăn cho việc khuyếch tán Những vấn đề trên có thể khắc phụ được trước tiên nhờ sự xuất hiện các hệ

cơ quan chuyên biệt có chức năng như trao đổi khí, tiêu hóa, bài tiết và sau đó là sự liên kết các cơ quan này với nhau thông qua hệ thống tuần hoàn

Hệ thống này có thể vận chuyển nhanh chóng các chất từ nơi này sang nơi khác, do đó mỗi cơ quan chuyên biệt kia có thể thực hiện tốt chức năng của mình

II NGUỒN GỐC CỦA HỆ TUẦN HOÀN

Hệ tuần hoàn ở động vật xuất hiện gần như đồng thời với sự xuất hiện lá phôi thứ 3

Ở Giun vòi: hệ tuần hoàn hình thành do sự hình thành và phát triển nhu mô đệm giữa thể xoang nguyên sinh, phần còn lại của thể xoang nguyên sinh tạo thành hệ tuần hoàn

Từ Giun đốt trở đi: hệ tuần hoàn hình thành do sự phát triển thể xoang thứ sinh Thể xoang thứ sinh khi hình thành và phát triển sẽ chèn ép thể xoang nguyên sinh có từ trước đó, phần còn lại của thể xoang nguyên sinh sẽ hình thành hệ tuần hoàn

III CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ TUẦN HOÀN:

Một hệ tuần hoàn cấu tạo hoàn chỉnh bao gồm các thành phần sau:

1 Dịch tuần hoàn

Dịch tuần hoàn: là chất giúp vận

chuyển các chất khí, các hormone,

kháng thể, thức ăn và các sản phẩm thải

dư thừa

Ở nhiều loài động vật, dịch tuần

hoàn còn có các sắc tố đặc biệt, giúp

tăng khả năng vận chuyển oxy của máu

Hình 1 Dịch tuần hoàn

VD: hemoglobin

Dịch tuần hoàn có thể là máu hoặc hỗn hợp máu – dịch mô

2 Bơm máu

Là cơ chế để tạo ra sự chênh lệch về áp lực, giúp dịch tuần hoàn có thể lưu thông trong cơ thể

Hình 2 Cấu tạo của tim

Có nhiều cơ chế giúp dịch tuần hoàn có thể lưu thông trong cơ thể Động vật bậc cao đã hình thành tim – là một khối cơ rỗng hoạt động như một cái bơm

để hút và đẩy máu đi trong mạch Tim tạo sự tuần hoàn nhờ sử dụng năng lượng chuyển hoá để làm tăng áp suất thuỷ tĩnh của dịch tuần hoàn, dịch này sau đó chảy qua một vòng các mạch máu rồi quay trở về tim Tuy nhiên, đối với động vật bậc thấp, tim chưa hình thành hoặc chưa phát triển hoàn thiện, chỉ là các mạch co bóp

Do đó, để tạo áp lực đủ lớn giúp dịch tuần hoàn lưu thông phải có sự phối hợp với hoạt động vận động cơ làm tăng áp lực dòng chảy

3 Hệ thống mạch máu

Là hệ thống ống dẫn, giúp vận chuyển dịch tuần hoàn trong cơ thể Bao gồm: động mạch, mao mạch và tĩnh mạch

Ở các nhóm động vật bậc cao, trong mạch máu có thể hình thành các van, đảm bảo cho máu chỉ lưu thông theo một chiều

Trong hệ thống tuần hoàn, các thành phần trên được bố trí sao cho sự trao đổi chất giữa máu và các tế bào của mô diễn ra một cách có hiệu quả

Hình 3 Hệ thống mạch máu

IV CHỨC NĂNG CỦA HỆ TUẦN HOÀN:

1 Vận chuyển các chất trong cơ thể

- Vận chuyển các chất khí: vận chuyển O2 từ cơ quan hô hấp đến các tế bào và CO2 từ các tế bào đến cơ quan hô hấp để bài tiết ra ngoài

- Vận chuyển các chất dinh dưỡng hấp thụ được từ các cơ quan tiêu hóa đến các mô và tế bào của cơ thể, vận chuyển các chất thải từ tế bào đến các cơ quan bài tiết

- Vận chuyển các hormone từ tuyến tiết đến các cơ quan đích

2 Điều chỉnh sự cân bằng của môi trường trong cơ thể

- Do máu có tỉ lệ H2O cao, giúp điều hòa thân nhiệt ổn định

- Các thành phần máu giúp ổn định cân bằng các yếu tố của môi trường trong cơ thể: Hemoglobin và hệ đệm giúp ổn định pH; ổn định áp suất thẩm thấu,

…

3 Bảo vệ cơ thể

- Các tế bào máu đóng vai trò bảo vệ cơ thể giúp chống lại các vật lạ xâm nhập: đại thực bào, các tế bào limpho B và limpho T

- Do sự lưu thông liên tục của dịch tuần hoàn trong hệ mạch mà các tế bào và các kháng thể có thể di chuyển đến vị trí bị nhiễm một cách nhanh chóng, bảo vệ cơ thể khỏi các tác nhân trên

4 Điều hòa hoạt động cơ thể

- Dịch tuần hoàn còn giúp vận chuyển các hormone từ cơ quan tiết đến các

cơ quan đích, góp phần điều hòa các hoạt động của cơ thể

PHẦN II: NHỮNG ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI CỦA HỆ TUẦN HOÀN Ở CÁC NHÓM ĐỘNG VẬT

Động vật sống trong môi trường thường xuyên trao đổi vật chất với môi trường Các phân tử O2 và CO2 có thể chuyển dịch giữa các tế bào và môi trường xung quanh bằng khuếch tán Tuy nhiên, tốc độ khuếch tán tỉ lệ thuận với bình phương khoảng cách Đối với động vật đơn bào, sự trao đổi vật chất với môi trường diễn ra rất đơn giản vì thực hiện trực tiếp qua màng tế bào

Ở động vật đa bào, sự trao đổi phức tạp hơn Giữa tế bào và môi trường có một chất trung gian là nội môi, gồm máu và bạch huyết Ở các loài Ruột khoang, xoang vị có cả chức năng tiêu hoá và phân phối các chất tiếp xúc với mặt trong cơ thể và một phần bên trong các xúc tu Ở Giun dẹp, xoang vị hay ruột phân nhánh cùng với cấu tạo cơ thể dẹp giúp tối ưu hoá cho bề mặt khuyếch tán Muốn sự trao đổi được tốt và thường xuyên, máu và bạch huyết phải lưu thông khắp cơ thể Sự lưu thông đó nhờ hệ tuần hoàn

Hệ tuần hoàn chính thức xuất hiện ở ngành Giun vòi Chúng có một mạch máu lưng, hai mạch máu bụng chạy dọc cơ thể và được nối nhau bởi các mạch máu ngang Chưa có tim, lực co bóp là của tế bài biểu mô cơ và thể xoang

Ở Giun đốt hệ tuần hoàn đã có cấu tạo phức tạp hơn: một mạch lưng, một

mạch bụng, mạch dưới thần kinh và các đôi “tim bên” bơm máu vào các mạch.

Trong các đốt của cơ thể có mạng mao mạch nối các mạch và đến các nội quan Lực co bóp như ở Giun vòi

Ở Chân khớp và Thân mềm là hệ

mạch hở, gọi là hệ tuần hoàn hở (Hình 4)

Các mạch máu vở ra trong xoang cơ thể

và các cơ quan tắm trong dịch tuần hoàn

Một hoặc nhiều tim co bóp bơm dịch

tuần hoàn (máu hay bạch huyết) qua các

mạch máu vào trong các xoang bao

quanh các cơ quan

Hình 4 Sơ đồ hệ tuần hoàn hở

Hình 5 Hệ tuần hoàn của giáp xác, Thân mềm

Hệ tuần hoàn của Giun đốt và các động vật khác là hệ mạch kín gọi là hệ tuần hoàn kín (Hình 6) Hệ tuần hoàn của động vật có xương sống gồm có tim, hệ động mạch, hệ tĩnh mạch và mao mạch được tố chức theo một sơ đồ chung

Hình 6 Sơ đồ hệ tuần hoàn kín

Trong quá trình tiến hoá từ cá đến động vật có xương sống bậc cao kể cả người, hệ tuần hoàn có những biến đổi thể hiện ở cấu tạo của tim và do sự biến đổi trong cơ chế hô hấp từ hô hấp mang sang hô hấp phổi Hệ tuần hoàn kín được phân làm 2 loại: hệ tuần hoàn đơn và hệ tuần hoàn kép

TUẦN HOÀN ĐƠN

Ở các loài cá Xương, cá Đuối và cá Mập tim có 2 ngăn: 1 tâm nhĩ và 1 tâm thất Máu qua tim một lần trong mỗi vòng hoàn thiện, sự sắp xếp này được gọi là tuần hoàn đơn.Tâm thất co bơm máu tới mang, ở đây có sự khuếch tán O2 vào máu và CO2 ra khỏi máu Khi máu rời mang, các mao mạch gom vào một mạch máu đưa máu giàu oxygen tới các mao mạch ở khắp cơ thể Sau đó, máu trở về tim

Hình 9 Tuần hoàn đơn ở cá

TUẦN HOÀN KÉP

Do có sự xuất hiện của phổi, nên ở các loài Lưỡng cư, Bò sát, Chim và Thú có 2 vòng tuần hoàn khác biệt, sự sắp xếp này được gọi là tuần hoàn kép

Lớp lưỡng cư:

Lưỡng cư là động vật có xương sống đầu tiên chuyển lên đời sống trên cạn, có cơ quan hô hấp là phổi, tuy nhiên, phổi của Lưỡng cư chưa đảm bảo đủ nhu cầu trao đổi khí của nó nên vẫn phải có thêm cơ quan hô hấp là da

Tim Lưỡng cư đã có 3 ngăn, có vách ngăn giữa 2 tâm nhĩ là nơi nhận máu từ hai vòng tuần hoàn lớn và nhỏ Chưa có vách ngăn tâm thất, vì thế máu trong mạch là máu pha Khi ở dưới nước, ếch điều chỉnh tuần hoàn của nó với phần lớn các bộ phận, dòng máu được ngăn không cho tới phổi vì lúc này phổi không hoạt động Dòng máu tiếp tục tới da, nơi hoạt động như vị trí duy nhất trao đổi khí khi ếch ở dưới nước

Hình 10 Cấu tạo tim và sơ đồ tuần hoàn của ếch đồng

Trong tim của lưỡng cư chưa có sự biệt lập ra hai nửa: nửa tĩnh mạch và nửa động mạch Chỉ ở tâm nhĩ trái mang máu động mạch còn tâm nhĩ phải và tâm thất mang máu pha trộn

Riêng cá sấu có vách ngăn hoàn toàn giữa tâm thất trái và tâm thất phải nên có 2 vòng tuần hoàn lớn và nhỏ riêng biệt hoàn toàn

Hệ mạch máu của Lưỡng cư có sự phân hóa phức tạp hơn so với các lớp Cá:

- Do có cơ quan hô hấp thêm là da, nên ở Lưỡng cư hệ mạch có sự phân hóa thành các động mạch và tĩnh mạch đến da có kích thước lớn, phục vụ cho việc trao đổi khí ở da diễn ra hiệu quả hơn

- Có sự phân chia ra 3 đôi cung động mạch từ thân động mạch chung, đảm nhận sự trao đổi khí ở các phần khác nhau, hạn chế sự pha trộn của máu

- Lưỡng cư có thêm tĩnh mạch bụng Đây là đặc điểm đặc trưng của lớp

- Hệ bạch huyết phát triển mạnh do sự hô hấp có liên quan đến da

Lớp bò sát

Bò sát là lớp Động vật có xương sống đầu tiên sống hoàn toàn ở cạn Chúng thích ứng với đời sống ở cạn, chuyển vận nhanh, hoạt động mạnh, cơ quan hô hấp hoàn toàn là phổi

So với Lưỡng cư, tim của Bò sát đã có thêm vách ngăn không hoàn toàn ở tâm thất Sự xuất hiện của vách ngăn này đã làm giảm sự pha trộn máu trong mạch đi một cách đáng kể Khi tim co bóp, vách ngăn này được nâng lên chạm vào nóc của tâm thất, phân chia rõ ràng máu trong tim thành hai nửa trái và phải Đây là một đặc điểm tiến hóa chuyển tiếp quan trọng, giúp hệ tuần hoàn được hoàn thiện hơn ở Bò sát và tiếp tục biến đổi thích nghi ở các nhóm động vật sau

Hình 11 Sơ đồ hệ tuần hoàn ở thằn lằn

Bò sát đã có hai vòng tuần hoàn, nhưng cũng như ở Lưỡng cư, hai vòng tuần hoàn của Bò sát chưa biệt lập với nhau

Máu để nuôi dưỡng phần não bộ của Bò sát hoàn toàn là máu động mạch, được bơm vào mạch từ nửa trái của tâm thất, đảm bảo cho hiệu quả trao đổi khí ở phần đầu cao, não được nuôi dưỡng đầy đủ

Do bò sát chỉ có một cơ quan hô hấp là phổi nên máu của tĩnh mạch chủ trên, xoang tĩnh mạch và tâm nhĩ phải hoàn toàn là máu tĩnh mạch, khác với ở Lưỡng cư

Tim bò sát vẫn còn xoang tĩnh mạch, tuy nhiên, so với Lưỡng cư, xoang tĩnh mạch phát triển yếu, gắn với tâm nhĩ phải

Ở Bò sát, hệ động mạch có đặc điểm đặc trưng là có hai cung chủ động mạch trái và phải đi từ hai nửa của tâm thất, cung động mạch chủ phải sau khi phát ra động mạch cảnh thì cùng với cung động mạch chủ trái đổ chung vào động mạch chủ lưng Sự phân ra hai nhánh rồi chập lại này làm giảm sự pha trộn máu trong các động mạch

Tĩnh mạch bụng

ở Bò sát chỉ là phần

mạch máu tập trung

máu từ các mạch nội

quan đổ vào, không

phân biệt với tĩnh

mạch gan như ở

Lưỡng cư

Hình 12 Hệ mạch của

thằn lằn

Lớp chim

Chim là lớp Động vật không xương sống có số lượng loài lớn, phân bố khắp mọi nơi trên trái đât Cơ thể chim tiến hóa theo hướng thích nghi với chuyển vận bay Chim hoạt động mạnh, cần nhiều năng lượng và nhu cầu oxy cao

- Tim của Chim đã có 4 ngăn hoàn chỉnh, không có xoang tĩnh mạch Đây là đặc điểm tiến hóa nổi trội so với Bò sát Máu từ hệ tĩnh mạch đổ thẳng vào tâm nhĩ, áp lực máu lớn, góp phần giúp cho tốc độ lưu thông máu nhanh hơn

- Do có cấu trúc 4 ngăn hoàn chỉnh, hai vòng tuần hoàn biệt lập mà máu của Chim không bị pha trộn, tăng hiệu quả trao đổi khí đến các cơ quan

- Tim co bóp nhanh, nhịp tim tỉ lệ nghịch với khối lượng cơ thể

- Hồng cầu nhiều, lồi hai mặt, có nhân, ái lực của hemoglobin với oxy yếu hơn so với Thú

Hình 10 Hệ tuần hoàn của chim bồ câu

Nhờ các đặc điểm trên, máu trong hệ mạch của Chim lưu thông nhanh, sự trao đổi khí diễn ra hiệu quả, cộng với hoạt động trao đổi khí tích cực nhờ cơ chế

hô hấp kép đã đảm bảo cung cấp đủ oxy cho các hoạt động của cơ thể

Hệ mạch gan thận của chim tiêu giảm: Đây là đặc điểm thích nghi, đơn giản hóa hệ thống để làm giảm trọng lượng cơ thể của Chim, giúp thích nghi với đời sống bay lượn

Lớp thú

Thú là lớp động vật có tổ chức cao nhất trong các lớp Động vật Có xương sống Thú đa dạng về mặt hình thái và cấu tạo cơ thể, dạng điển hình là dạng chạy trên mặt đất, có các dạng biến đổi phù hợp với điều kiện sống và cách sống.Tuy nhiên, ở dạng nào thì Thú cũng có các hoạt động sống rất đa dạng và phong phú Thú hoạt động mạnh, cần nhiều năng lượng, nhu cầu oxy cao

Tim của Thú đã có cấu tạo 4 ngăn hoàn chỉnh, máu không pha trộn nên hiệu quả trao đổi khí cao Ở tim thú, tâm thất trái đẩy máu vào vòng tuần hoàn lớn có thành dày hơn tâm thất phải để có thể đẩy máu đi quãng đường xa hơn

Máu của Thú có các tế bào hồng cầu không nhân, hình lõm hai mặt để giảm thể tích, tăng diện tích tiếp xúc với oxy và CO2, tăng hiệu quả vận chuyển khí trong mạch và giúp tế bào hồng cầu có thể lách qua các mao mạch nhỏ

Ở Thú, cung động mạch chủ uốn sang bên trái chứ không sang phải như ở Chim, đây là đặc điểm đặc trưng ở Thú

Như vậy, ta thấy ở Thú, hệ tuần hoàn đã phát triển hoàn thiện, đảm bảo trao đổi khí và chất dinh dưỡng đầy đủ phục vụ cho các hoạt động sống đa dạng

PHẦN III: SỰ TIẾN HOÁ CỦA HỆ TUẦN HOÀN