Động vật có vú sống ở biển, đại dương cũng như sông hồ, nước ngọt. Một số loài như cá heo, cá voi sống cả đời dưới nước, một số loài như rái cá, hải cẩu,… xuống nước chủ yếu để kiếm ăn. Tất cả các động vật có vú dưới nước đều bơi giỏi và một số loài có thể lặn lâu dưới nước. Thú biển, giống như động vật có vú khác, cần không khí để tồn tại, đặc biệt là oxy. Oxy là một trong những nguồn năng lượng chính của cơ thể và mọi sinh vật không thể sống mà không có nó. Không giống như cá, thú biển phải thường xuyên ngoi lên mặt nước để thở, nhưng chúng có thể ở dưới nước một thời gian tương đối dài, từ 2030 phút với rái cá biển, 43 phút với báo biển Wader, hay thậm chí 12 tiếng với cá voi cỡ lớn. Tương tự, chim cánh cụt sống trên cạn, nhưng chúng kiếm ăn ở dưới nước như nhiều loài chim nước khác. Do chúng không bay được như nhạn biển, hải âu nên thời gian chúng ở trong nước lâu hơn, trung bình nó có thể lặn khoảng 7 phút, cá biệt có một vài loài lên đến 20 phút như chim cánh cụt Hoàng Đế. Vậy chúng có hình thức hô hấp như thế nào để phù hợp với môi trường sống như vậy?
THÚ BIỂN, CHIM CÁNH CỤT – THỢ LẶN TÀI BA Phần I: ĐẶT VẤN ĐỀ Động vật có vú sống biển, đại dương sông hồ, nước Một số loài cá heo, cá voi sống đời nước, số loài rái cá, hải cẩu,… xuống nước chủ yếu để kiếm ăn Tất động vật có vú nước bơi giỏi số loài lặn lâu nước Thú biển, giống động vật có vú khác, cần không khí để tồn tại, đặc biệt oxy Oxy nguồn lượng thể sinh vật sống mà Không giống cá, thú biển phải thường xuyên ngoi lên mặt nước để thở, chúng nước thời gian tương đối dài, từ 20-30 phút với rái cá biển, 43 phút với báo biển Wader, hay chí 1-2 tiếng với cá voi cỡ lớn Tương tự, chim cánh cụt sống cạn, chúng kiếm ăn nước nhiều loài chim nước khác Do chúng không bay nhạn biển, hải âu nên thời gian chúng nước lâu hơn, trung bình lặn khoảng phút, cá biệt có vài loài lên đến 20 phút chim cánh cụt Hoàng Đế Vậy chúng có hình thức hô hấp để phù hợp với môi trường sống vậy? Phần II: NỘI DUNG Sinh lý hô hấp Hô hấp hoạt động chức nhằm liên tục cung cấp khí O cho mô thải khí CO2 khỏi thể Hô hấp bao gồm trình sau: - Thông khí phổi: Là trình liên tục đưa không khí vào phổi để khí phế nang thường xuyên đổi (còn gọi hô hấp ngoài, hô hấp học) - Quá trình trao đổi khí: Gồm trao đổi khí phổi, vận chuyển khí máu trao đổi khí mô (quá trình lý - hoá hô hấp) - Sử dụng O2 cho phản ứng hoá học xảy tế bào (hô hấp tế bào trình bày môn Hoá sinh) Trang - Điều hoà hô hấp: Là trình thay đổi hoạt động hô hấp (chủ yếu điều hoà thông khí) để phù hợp với nhu cầu thể Đặc điểm môi trường nước Đặc điểm thích nghi động vật biển Nước có độ đặc lớn nên có tác dụng nâng đỡ cho thể sống - Cơ thể nhiều loài động vật bơi nhanh nhờ hệ phát triển thon nhọn hạn chế sức cản nước +Nước có nhiệt độ ổn định không khí + Cường độ ánh sáng nước yếu không khí - Nhiều loài động vật không định hướng theo ánh sáng mà có khả định hướng âm Các loài cá thú biển nhận biết vị trí bờ biển nhờ âm sóng, sứa nhận biết bão qua nhịp sóng chúng kịp thời lặn xuống sâu tìm nơi an toàn ẩn nấp +Nồng độ ôxi hòa tan nước thấp Sự thích nghi hô hấp động vật có vú chim nước Động vật có vú 3.1 3.1.1 Bộ cá Voi Là loài động vật có vú có đời sống hoàn toàn nước chúng lại thở phổi không thở mang giống loài cá Sự thích nghi hệ thống hô hấp Các lỗ phun nước Không giống động vật có vú khác, thở lỗ mũi miệng, loài thuộc Bộ cá Voi thở qua lỗ phun nước, nằm phía đầu Một lý Trang cho khác biệt lỗ phun nước tạo thuận lợi cho hô hấp bề mặt nước Lỗ phun nước nằm đỉnh đầu nó, có khu vực nhỏ đầu cần thiết để phá vỡ mặt nước để lấy không khí Những loài thuộc Bộ cá Voi bắt đầu thở trước đến mặt nước điều giúp giảm số lượng thời gian dành cho thở bề mặt Ví dụ cá heo bắt thở gấp năm lần phút trước lặn lần nữa, mà không cản trở bơi lội Thông thường, cá heo thở 2-4 lần phút bơi gần mặt nước Nó giữ thở khoảng bảy phút nhiều lặn Phổi Phổi cá heo không lớn nhỏ đáng kể so với động vật có vú cạn Rõ ràng, kích thước phổi không xác định lượng oxy lưu trữ sử dụng Tuy nhiên, phổi cá heo có chứa nhiều phế nang (tế bào khí) so với phổi người Phổi cá heo tạo thành từ hai lớp mao mạch, xếp làm tăng hiệu trao đổi khí hầu hết động vật có vú có lớp mao mạch Vì vậy, điều có nghĩa diện tích bề mặt phổi tăng lên nhiều trao đổi khí xảy cách nhanh chóng Các màng phổi cá heo dày đàn hồi Các mô chuyên hóa chứa lượng lớn sợi myoelastic nên độ đàn hồi tốt Các ống phế quản lót mô Tiểu phế quản nhỏ tìm thấy với vòng cắt đứt phế nang từ phần lại phổi Cơ chế đặc trưng cho trao đổi khí hiệu Ở cá heo, phần dư không khí – khối lượng cố định không khí có phổi – không vượt 15% tổng dung tích, dung tích cần cho sống chúng – khối lượng không khí trao đổi thường xuyên – 85% Trong số trường hợp chí đạt 92% Thông thường người, có 10 đến 20% không khí phổi trao đổi Nhưng cá heo khoảng 80-90% trao đổi, mà thể chúng nhận nhiều oxy Hệ thống hô hấp cá voi chắn có số tính khác thường, chúng thích nghi để ngăn nước xâm nhập vào đường hô hấp: đường mũi phức Trang tạp, quản (đầu ống hô hấp) mở rộng lên vào khoang mũi mở vào cổ họng Cơ bắp mạnh mẽ tạo thành lỗ nút đặc biệt lỗ phun nước, ngăn nước xâm nhập vào phổi nước Vận chuyển oxy Như đề cập phần trước phổi, kích thước phổi lý cho kỹ lặn cá heo Thậm chí phổi hoàn toàn đầy không khí, không cho phép cá heo trì lặn chừng mười lăm phút Lý cá heo giữ thở lâu thích nghi thực hệ thống tuần hoàn Những thích nghi tăng lên nhiều khả để lưu trữ oxy cải thiện hiệu sử dụng oxy Cá heo chứa hầu hết ôxy máu Các tế bào hồng cầu, phương tiện vận chuyển để trao đổi oxy, có nhiều cá heo người Các tế bào hồng cầu tìm thấy lớn đơn vị thể tích máu Nồng độ hemoglobin tế bào hồng cầu cao, làm tăng xu hướng tế bào hồng cầu kết hợp với oxy làm tăng lượng ôxy máu mang theo Hemoglobin tìm thấy mô cơ, nơi gọi myoglobin Myoglobin có lực với oxy lớn hemoglobin máu, từ oxy máu dễ dàng đưa đến máu qua Myoglobin có màu đen thẫm đặc trưng làm cho mô lưu trữ oxy Sự tận dụng oxy Về mặt lý thuyết, O2 mà cá heo hô hấp không đủ cho trì lặn lâu Do đó, phải có chế khác cho phép cá heo sử dụng oxy hiệu Để tận dụng tối đa oxy, cách cung cấp oxy cho quan cần thiết Khi lặn, phân phối lưu lượng máu điều chỉnh cung cấp cho quan quan trọng não tim, phận lưu thông không cần thiết giảm, bị tắt hoàn toàn Cơ quan dày, ruột, thận nhận máu, số trường hợp, không cung cấp máu Khi khu vực không cần thiết không nhận đủ oxy từ máu, ngừng hô hấp bình thường Thay vào đó, chuyển sang hô hấp kỵ khí, hình thức Trang trao đổi chất mà không cần oxy Nó cho phép tế bào đưa vào giữ thời gian mà không cần oxy Tuy nhiên, trao đổi chất kỵ khí không hiệu trao đổi chất bình thường không tạo lượng mà chậm Hơn nữa, axit lactic, sản phẩm phụ từ trình chuyển hóa kỵ khí gây mệt mỏi "Thiếu oxy" xảy tốt, giải trở lại bề mặt nước để thở Một khoảng thời gian cần thiết cho cá heo sau lặn để phá vỡ axit lactic thành chất vô hại Cá heo chịu mức độ cao acid lactic, cao so với số động vật có vú cạn Một cách tận dụng để cung cấp oxy hạn chế, giảm nhịp tim cá heo Điều thực hành động phản xạ tuyến yên vùng đồi để kích thích tim đập chậm Tình trạng gọi nhịp tim chậm Nhịp tim chậm hạn chế lưu lượng máu tĩnh mạch trung tâm, từ ngăn ngừa tim gửi máu nghèo oxy vào phổi gây áp lực lên phổi.Sự giảm lưu lượng máu bảo vệ nguồn cung cấp oxy phổi máu Sau khoảng thời gian định nước, phía bên phải tim gần ngừng đập; máu không theo tĩnh mạch đến phổi nhiều oxy giữ lại Đồng thời, phía bên trái tim bơm máu reoxygenated mà nhận trực tiếp đến não Máu đổ vào tĩnh mạch vào "buồng" chuyên dụng nằm chủ yếu gan giãn nở lớn tĩnh mạch chủ, hoành Trong cá heo, tuần hoàn máu có chọn lọc đến não thực kho lộn xộn máu gọi mạng lưới mirabilia Những mạch máu lớn thể bao gồm mạch máu nhỏ méo mó, nằm chủ yếu màng phổi, xương sườn, hai bên cột sống Mạng lưới mirabilia giúp giữ sống khu vực mà không xấu với có mặt máu tĩnh mạch 3.2 Chim Đại diện: chim cánh cụt Trang Chim cánh cụt lặn lâu nước, có hệ hô hấp để phù hợp với đời sống kiếm ăn nước vậy? Trong phát triển sớm, hệ thống hô hấp bắt đầu túi thừa, outpocketing đường tiêu hóa Một thời gian ngắn sau phát triển bề ngoài, đường tiêu hóa đường hô hấp tách riêng biệt Túi thừa hô hấp tạo thành chồi phổi Tại thời điểm này, phát triển phổi người chim cánh cụt giống Ngay sau phát triển phổi chim cánh cụt có khác Chim cánh cụt phát triển thêm quan gọi túi phế nang Chim cánh cụt hít thở không khí giống động vật có vú; phải ngoi lên mặt nước lúc bơi lội Hơi thở bắt đầu với hít vào Không khí vào lỗ mũi, thứ với lỗ mũi miệng Cách khoảng ngắn, không khí vào phổi qua khí quản Khí quản chim cánh cụt giống khí quản người Khí quản chim cánh cụt gồm lớp niêm mạc mỏng, sụn giống khí quản người Khí quản chim cánh cụt kính hiển vi: đỉnh hình ảnh túi hay đường ống khí quản Ngay bên biểu mô Biểu mô dày có lớp tế bào Bên số mô lớp mỏng Hình ảnh lớp vòng sụn Sụn mô bền có tạo thành xương Không khí tiếp tục xuống khí quản, theo hai hướng vào hai phổi chim cánh cụt Với dòng chảy không khí mang lượng lớn khí oxy Để có oxy vào máu, oxy phải vòng khoảng nhỏ tế bào máu chim cánh cụt Đây khí oxy vào phế quản Các phế quản mô phổi chuyên biệt chim cánh cụt mà không tìm thấy động vật có vú Đó không khí có tính chu kì liên tục thông qua phổi chim cánh cụt túi khí Oxy vào dọc theo bề mặt phế quản khuếch tán vào mô sau vào máu Tại điểm đó, CO2 theo máu vào bên phế quản Dưới hình ảnh phế quản chim cánh cụt: cách máu oxy hóa chim cánh cụt Nếu bạn nhìn vào tranh cuối phần này, bạn nhìn thấy mô hình luồng không khí thông qua hệ thống hô hấp chim cánh cụt Nó tương tự, khác nhau, hệ hô hấp riêng Oxy hệ thống tim mạch lấy từ khí quyển, phổi đường hô hấp Không giống động vật có vú, hệ Trang thống hô hấp chim cánh cụt có chức quan trọng khác hô hấp khác biệt lọc máu oxy Sự khác biệt hệ thống phổi động vật có vú hệ hô hấp chim cánh cụt thiếu hoành, không khí liên tục, có diện túi khí Ở động vật có vú, hoành ngăn cách khoang ngực với khoang bụng Giống tất bắp, hoành co Khi hoành co, làm phổi "mở" kết mang lại không khí lành Khi hoành giãn, tính chất đàn hồi phổi "đóng" không khí thở Quá trình gọi thông khí Trong chim cánh cụt, hô hấp xảy với co bóp bụng khác mà nén vùng bụng thư giãn bụng ngừng co Con số cho thấy phức tạp hệ thống phổi chim cánh cụt Nếu bạn quen thuộc với phổi người, bạn biết có khí quản, hai cuống phế quản hai phổi Đó Và bạn thấy hệ thống phổi chim cánh cụt có số thành phần khác Với việc mở rộng bụng, không khí hút vào khí quản, liên tục từ khoang miệng qua vòm họng quản Không khí qua khí quản sụn Vì qua khí quản, chạy qua phần phình to gọi minh quản Các minh quản phát sinh khí quản cho phép chim cánh cụt phát nhiều âm mà bạn nghe giống tiếng kèn trumpet bạn tình chào Các minh quản nhánh khí quản, nơi mà khí quản chia thành hai kênh Mỗi kênh nối minh quản với phổi Tuy nhiên, không khí vào đường hô hấp trực tiếp chảy vào túi khí phía sau Tất điều xảy lần hít vào Khi chim cánh cụt thở ra, không khí nằm túi khí sau chảy vào phổi qua phế quản mặt bụng phế quản mặt lưng Khi không khí chảy qua hai phế quản này, vào thành phế quản nhỏ gọi tiểu phế quản Không giống phổi người, không khí không dừng lại đây; chảy trở lại Khi chim cánh cụt hít thở lần thứ hai, tất trình bắt đầu lại lần Tuy nhiên, không khí lại phổi đẩy hệ thống hô hấp Không khí phổi, tiểu phế quản, phế quản mặt bụng, phế quản mặt lưng phân phối đến túi khí phía trước Tại thời điểm này, chim cánh cụt thở thời gian Nhiều bụng không khí đẩy toàn hệ thống lần Không khí túi khí phía trước điều chỉnh vào túi khí gian đòn, liên tục với khí quản Dòng không khí khỏi khí quản Các chu trình hô hấp hoàn thành bắt đầu lần Trang Phần III: KẾT LUẬN Phần IV:TÀI LIỆU THAM KHẢO http://www.asdk12.org/staff/vanarsdale_mark/pages/mrva/marine/Diving_N otes.html https://www.google.com/search? q=seals+anaerobic+respiration&espv=2&biw=1366&bih=677&source=lnms &tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiE4vOgke3LAhVTjo4KHTvTBQkQ_A UIBigB#imgrc=NJsp2LqQ88JVEM%3A http://www.sinhhocvietnam.com/forum/showthread.php?t=7806 http://schoolnet.org.za/PILAfrica/en/webs/17963/respiratory-system.html http://vi.scribd.com/doc/86857755/Biology-of-Penguins#scribd https://designeranimals.wikispaces.com/Bald+Penguin http://m.vietbao.vn/Khoa-hoc/Thu-bien-tho-bang-phoi-tai-sao-co-the-o-lauduoi-nuoc/10814369/201/ http://www.bachkhoatrithuc.vn/encyclopedia/731-01633450737496217500/Dong-vat-co-vu/Dong-vat-co-vu-song-duoi-nuoc.htm Trang