Hô hấp ở động vật SVIP

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 hóa ra ngoài.

Đối với động vật, hô hấp có những 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 hâp 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 liên quan mật thiết với nhau:

• Thông khí.
• Trao đổi khí ở phổi.
• Vận chuyển khí O₂ và CO₂.
• Trao đổi khí ở mô.
• 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 hóa như da, mang, phổi, hệ thống ống khí hoặc bề mặt cơ thể.

Trao đổi khí O₂ và CO₂ 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.
• Khuếch tán qua bề mặt mỏng, ẩm ướt.

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 hóa thuộc ngành Ruột khoang, Giun dẹp,... và cũng gặp ở động vật có cơ quan trao đổi khí chuyên hóa 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 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 quan 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 hóa 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, sợi mang và phiến mang. Đặc điểm cấu tạo này tạo ra diện tích trao đổi khí rất lớn. Hệ thống mao mạch trên phiến mang là nơi trao đổi khí O₂ và CO₂ với dòng nước chảy qua phiến mang.

Cách sắp xếp mao mạch trong mang của Cá xương khác với các loài có mang khác, đó là dòng máu trong mao mạch chảy song song và ngược chiều với dòng nước đi qua phiến mang, nhờ đó tối ưu hóa trao đổi khí giữa máu mao mạch với nước. Đặc điểm này gọi là dòng chảy song song và ngược chiều.

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 hóa 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 được tạo thành từ hàng triệu phế nang nên diện tích bề mặt trao đổi khí rất lớn (từ 100m² đến 120m², gấp hơn 50 lần diện tích da). 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 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 cũng 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 cũng có hiện tượng dòng chảy song song và ngược chiều như Cá xương, đó là 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 hô hấp và phòng bệnh hô hấp

Bệnh hô hấp có thể ở đường dẫn khí (viêm mũi, viêm phế quản, ung thư khí quản,...) hoặc ở phổi (viêm phổi, lao phổi,...).

Bệnh hô hấp do nhiều nguyên nhân khác nhau, trong 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 như virus, vi khuẩn, nấm mốc và các khí độc hại (CO, SO₂, NO₂, CH₄, Pb,...). Các tác nhân gây bệnh này đến từ nhiều nguồn khác nhau như hoạt động công nghiệp, giao thông vận tải, cháy rừng,...
• Khói thuốc lá chứa nhiều chất độc hại gây ra những hậu quả xấu cho sức khỏe người hút thuốc và người hít phải khói thuốc.

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

1. Hô hấp đảm bảo cho động vật lấy được O₂ từ môi trường cung cấp cho hô hấp tế bào, tạo năng lượng cho các hoạt động sống, đồng thời thải CO₂ sinh ra từ quá trình chuyển hóa ra ngoài.

2. Trao đổi khí ở động vật liên quan đến diện tích bề mặt trao đổi khí và thông khí.

3. Các hình thức trao đổi khí chủ yếu ở động vật: qua bề mặt cơ thể, qua cơ quan trao đổi khí chuyên hóa.

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

5. Luyện tập thể dục, thể thao thường xuyên giúp hệ hô hấp khỏe mạnh, hoạt động hiệu quả.