Bài 9. Hô hấp ở động vật

I. VAI TRÒ CỦA HÔ HẤP

- Hô hấp là quá trình lấy O₂ liên tục từ môi trường cung cấp cho hô hấp tế bào, tạo năng lượng cho hoạt động sống, đồng thời thải CO₂ sinh ra từ quá trình chuyển hoá ra ngoài. Đối với động vật, hô hấp có vai trò:

+ Lấy O₂ từ môi trường sống cung cấp cho hô hấp tế bào, tạo năng lượng cho các hoạt động sống của cơ thể.

+ Thải CO₂ sinh ra từ hô hấp tế bào vào môi trường, đảm bảo cân bằng môi trường trong cơ thể.

- Quá trình hô hấp ở người và Thú gồm 5 giai đoạn: thông khí, trao đổi khí ở phổi, vận chuyển khí O₂ và CO₂ trao đổi khí ở mô và hô hấp tế bào.

II. CÁC HÌNH THỨC TRAO ĐỔI KHÍ

- Ở động vật, bộ phận hoặc cơ quan thực hiện trao đổi khí O₂ và CO₂ với môi trường gọi là bề mặt trao đổi khí. Bề mặt trao đổi khí là cơ quan chuyên hoá như da, mang, phổi, hệ thống ống khí hoặc bề mặt cơ thể.

- Trao đổi khí O₂ và CO₂ đi qua bề mặt trao đổi khí dựa trên hai nguyên lí: khuếch tán từ nơi có phân áp cao sang nơi có phân áp thấp và khuếch tán qua bề mặt mỏng, ẩm ướt.

- Tất cả động vật đều có xu hướng tối ưu hoá tốc độ khuếch tán khí qua tăng diện tích bề mặt trao đổi khí và thông khí.

1. Trao đổi khí qua bề mặt cơ thể

Trao đổi khí qua bề mặt cơ thể thấy ở động vật không có cơ quan trao đổi khí chuyên hoá thuộc ngành Ruột khoang, Giun dẹp,... và cũng gặp ở động vật có cơ quan trao đổi khí chuyên hoá như Giun đốt, ếch,... Khí O₂ và CO₂ khuếch tán qua toàn bộ bề mặt cơ thể của các động vật này.

2. Trao đổi khí qua hệ thống ống khí

- Côn trùng và một số chân khớp khác sống trên cạn trao đổi khí qua hệ thống ống khí.

- Hệ thống ống khí bao gồm các ống khí lớn phân nhánh thành các các ống khí nhỏ dần và ống khí nhỏ nhất là ống khí tận. Ống khí tận là nơi trao đổi khí O₂ và CO₂ với tế bào. Các ống khí thông với bên ngoài qua các lỗ thở. Lỗ thở có van đóng, mở điều tiết không khí ra, vào ống khí.

- Thông khí ở côn trùng là nhờ hoạt động của các cơ hô hấp làm thay đổi thể tích khoang thân, phối hợp với đóng, mở các van lỗ thở. Thông khí tạo ra sự chênh lệch về phân áp khí O₂ và CO₂ giữa không khí trong ống khí tận và tế bào cơ thể, nhờ đó các tế bào cơ thể thực hiện trao đổi khí O₂ và CO₂ với không khí.

3. Trao đổi khí qua mang

- Mang là cơ quan trao đổi khí chuyên hoá của động vật sống trong môi trường nước như Thân mềm, Chân khớp, Cá sụn, Cá xương, nòng nọc lưỡng cư,...

- Cá xương có một đôi mang, mỗi mang nằm trong một khoang mang. Mỗi mang được cấu tạo từ các cung mang, soi mang và phiến mang. Hệ thống mao mạch trên phiến mang là nơi trao đổi khí O₂ và CO₂ với dòng nước chảy qua phiến mang. Ở Cá xương, dòng máu trong mao mạch chảy song song và ngược chiều với dòng nước đi qua phiến mang → tối ưu hoá trao đổi khí giữa máu mao mạch với nước. 

Thông khí ở cá xương là nhờ hoạt động của các cơ hô hấp làm thay đổi thể tích khoang miệng và khoang mang, làm cho dòng nước giàu O₂ đi qua mang theo một chiều liên tục, không bị ngắt quãng.

4. Trao đổi khí qua phổi

- Phổi là cơ quan trao đổi khí chuyên hoá của nhiều động vật sống trên cạn như Bò sát, Chim và Thú. Lưỡng cư cũng có phổi nhưng phổi ít phế nang nên trao đổi khí diễn ra chủ yếu qua da.

- Phổi cùng với đường dẫn khí, cơ hô hấp tạo nên hệ hô hấp của người. Do phổi được tạo thành từ hàng triệu phế nang nên diện tích bề mặt trao đổi khí rất lớn. Phế nang có hệ thống mao mạch bao quanh dày đặc. Máu chảy trong các mao mạch trao đổi khí O₂ và CO₂ với dòng không khí ra, vào phế nang.

- Thông khí ở phổi người là nhờ hoạt động của các cơ hô hấp làm thay đổi thể tích lồng ngực và thể tích phổi.

- Kiểu thông khí như của người được gọi là thông khí nhờ áp suất âm. Bò sát, Chim và Thú thông khí nhờ áp suất âm.

- Phổi chim có cấu tạo và hoạt động khác so với phổi người và Thú. Phổi chim thông với hệ thống túi khí và không có phế nang. Ở Chim, phế quản phân nhánh thành các ống khí rất nhỏ, gọi là mao mạch khí. Không khí trong các mao mạch khí trao đổi khí O₂ và CO₂ với máu trong các mao mạch máu.

- Phổi chim có chiều máu chảy trong các mao mạch máu song song và ngược chiều với dòng không khí lưu thông trong các mao mạch khí.

- Thông khí ở phổi chim là nhờ hoạt động của các cơ hô hấp làm thay đổi thể tích khoang thân và thể tích hai nhóm túi khí trước và sau. 

III. BỆNH VỀ HÔ HẤP

- Bệnh hô hấp ở người có rất nhiều và gây ra hậu quả xấu đối với sức khoẻ, thậm chí gây tử vong. Bệnh có thể ở đường dẫn khí hoặc ở phổi.

- Bệnh hô hấp do nhiều nguyên nhân khác nhau, trong số đó, ô nhiễm không khí và khói thuốc lá là nguyên nhân hàng đầu.

- Không khí bị ô nhiễm chứa các tác nhân gây bệnh. Các tác nhân gây bệnh này đến từ nhiều nguồn khác nhau. Khói thuốc lá chứa nhiều chất độc hại không chỉ gây ra những hậu quả xấu cho sức khoẻ người hút thuốc lá mà còn gây ra những hậu quả tương tự đối với người hít phải khói thuốc lá do người khác hút.

IV. LỢI ÍCH CỦA LUYỆN TẬP THỂ DỤC, THỂ THAO ĐỐI VỚI HÔ HẤP

Rèn luyện thể dục, thể thao tác động rõ rệt đến hệ hô hấp. Cơ hô hấp phát triển hơn → tăng thể tích khí lưu thông, tăng thông khí phổi/phút và giảm nhịp thở.