Hô hấp ở động vật: Lý thuyết Sinh 11 Bài 9 KNTT

Trả lời nhanh

Hô hấp ở động vật là quá trình lấy O₂ từ môi trường cung cấp cho tế bào và thải CO₂ ra ngoài, nhờ đó cơ thể có năng lượng hoạt động và giữ ổn định môi trường trong. Động vật có bốn hình thức trao đổi khí: qua bề mặt cơ thể (giun đất, ruột khoang, giun dẹp), qua hệ thống ống khí (côn trùng), qua mang (cá, thân mềm, chân khớp ở nước) và qua phổi (lưỡng cư, bò sát, chim, thú). Mọi bề mặt trao đổi khí đều mỏng, ẩm, rộng và có sự chênh lệch phân áp khí để O₂, CO₂ khuếch tán.

A. Lý thuyết Sinh học 11 Bài 9: Hô hấp ở động vật

I. Vai trò của hô hấp

Hô hấp ở động vật gồm ba khâu nối tiếp: trao đổi khí giữa cơ thể với môi trường (hô hấp ngoài), vận chuyển khí trong máu hoặc dịch cơ thể, và hô hấp tế bào. Bài này tập trung vào khâu đầu tiên. Vai trò của nó thể hiện ở hai mặt:

Cung cấp O₂ cho hô hấp tế bào. Tế bào dùng O₂ để phân giải chất hữu cơ, giải phóng năng lượng tích lũy trong ATP cho mọi hoạt động sống như co cơ, dẫn truyền thần kinh, tổng hợp chất.
Thải CO₂ sinh ra từ chuyển hóa. Nếu CO₂ tích tụ, pH máu giảm, gây rối loạn cân bằng nội môi. Vì vậy hô hấp còn tham gia giữ ổn định môi trường trong cơ thể.

II. Các hình thức trao đổi khí

Nơi O₂ và CO₂ đi qua giữa cơ thể và môi trường gọi là bề mặt trao đổi khí. Khí đi qua bề mặt này bằng khuếch tán, từ nơi có phân áp cao đến nơi có phân áp thấp. Bề mặt càng hiệu quả khi càng đáp ứng tốt bốn đặc điểm: diện tích lớn so với thể tích cơ thể; mỏng và luôn ẩm để khí hòa tan; có nhiều mao mạch, máu chứa sắc tố hô hấp; có cơ chế thông khí duy trì chênh lệch phân áp O₂ và CO₂.

1. Trao đổi khí qua bề mặt cơ thể

Gặp ở động vật có kích thước nhỏ hoặc cơ thể dẹp, sống nơi ẩm: ruột khoang, giun dẹp, giun tròn, giun đốt (như giun đất). Khí khuếch tán trực tiếp qua da hoặc màng tế bào vào cơ thể. Giun đất trao đổi khí tốt qua da vì tỉ lệ diện tích bề mặt so với thể tích (S/V) lớn, da luôn ẩm nhờ chất nhầy, dưới da có mạng mao mạch dày và máu có sắc tố hô hấp. Lưỡng cư như ếch tuy có phổi nhưng vẫn trao đổi một phần đáng kể khí qua da.

2. Trao đổi khí qua hệ thống ống khí

Côn trùng và một số chân khớp trên cạn hô hấp bằng hệ thống ống khí. Không khí vào qua các lỗ thở ở hai bên thân, đi theo các ống khí lớn phân nhánh thành ống khí nhỏ dần, cuối cùng là các ống khí tận len lỏi đến sát từng tế bào. O₂ được đưa thẳng đến tế bào mà không cần máu vận chuyển, nên hệ tuần hoàn của côn trùng hầu như không tham gia vận chuyển khí. Sự thông khí nhờ cơ hô hấp co giãn làm thay đổi thể tích khoang thân (nhất là phần bụng), phối hợp với việc đóng mở các van ở lỗ thở.

3. Trao đổi khí qua mang

Mang là cơ quan trao đổi khí của động vật sống trong nước: cá sụn, cá xương, thân mềm (trai, ốc), chân khớp (tôm, cua) và nòng nọc. Ở cá xương, mỗi bên đầu có các cung mang; trên cung mang là các sợi mang, mỗi sợi mang mang rất nhiều phiến mang mỏng chứa mạng mao mạch. Cấu tạo nhiều tầng như vậy tạo diện tích trao đổi khí rất lớn.

Hai đặc điểm giúp cá lấy O₂ hiệu quả dù nước chứa ít O₂ hơn không khí nhiều lần:

Thông khí một chiều: miệng và nắp mang đóng mở nhịp nhàng, khi miệng mở thì nắp mang đóng và ngược lại, nên nước luôn chảy một chiều từ miệng qua mang ra ngoài.
Dòng chảy ngược chiều: máu trong mao mạch phiến mang chảy song song nhưng ngược chiều với dòng nước. Ở mọi điểm, máu luôn gặp nước có nồng độ O₂ cao hơn nó, nên O₂ khuếch tán suốt chiều dài phiến mang.

Sơ đồ dòng nước chảy từ trái sang phải phía trên và dòng máu chảy từ phải sang trái phía dưới, các mũi tên cho thấy O2 khuếch tán từ nước vào máu ở mọi vị trí — Hình 1. Cơ chế dòng chảy ngược chiều giữa máu và nước giúp cá xương lấy O2 hiệu quả.

Ở thân mềm và chân khớp, mang cũng có diện tích lớn nhưng không có cơ chế dòng máu chảy ngược chiều chặt chẽ như ở cá xương, nên hiệu quả thấp hơn.

4. Trao đổi khí qua phổi

Phổi là cơ quan trao đổi khí của động vật trên cạn: bò sát, chim, thú và lưỡng cư trưởng thành. Phổi lưỡng cư đơn giản, ít vách ngăn nên da vẫn giữ vai trò quan trọng. Phổi bò sát có nhiều vách ngăn hơn. Phổi thú và người cấu tạo từ rất nhiều phế nang, thành phế nang mỏng một lớp tế bào và được bao quanh bởi mạng mao mạch dày đặc. Nhờ đó tổng diện tích trao đổi khí ở người trưởng thành lên tới hàng chục mét vuông, nhiều tài liệu ghi khoảng 70–100 m², gấp vài chục lần diện tích da.

Thông khí ở thú và người diễn ra nhờ áp suất âm: khi cơ hoành và cơ liên sườn ngoài co, lồng ngực mở rộng, áp suất trong phổi giảm thấp hơn khí quyển nên không khí tràn vào (hít vào); khi các cơ này giãn, lồng ngực thu nhỏ, khí bị đẩy ra (thở ra). Lưỡng cư thì thông khí bằng cách nâng hạ thềm miệng để “nuốt” không khí vào phổi.

Phổi chim khác hẳn: không có phế nang mà gồm các ống khí rất nhỏ (mao mạch khí) được mao mạch máu bao quanh, đồng thời phổi thông với hệ thống túi khí trước và sau. Khi hít vào, khí giàu O₂ vào túi khí sau và một phần đi qua phổi; khi thở ra, khí từ túi khí sau tiếp tục được đẩy qua phổi. Vì vậy cả lúc hít vào và thở ra đều có không khí giàu O₂ đi qua phổi theo một chiều, giúp chim trao đổi khí hiệu quả nhất trong các động vật trên cạn, đáp ứng nhu cầu năng lượng lớn khi bay.

Bảng tóm tắt các hình thức trao đổi khí

Hình thức	Đại diện	Đặc điểm nổi bật
Bề mặt cơ thể	Ruột khoang, giun dẹp, giun đất	Tỉ lệ S/V lớn, da ẩm, nhiều mao mạch
Hệ thống ống khí	Côn trùng	Ống khí tận đưa O₂ trực tiếp tới tế bào
Mang	Cá, tôm, cua, trai, ốc	Nhiều phiến mang; ở cá xương có dòng chảy ngược chiều
Phổi	Lưỡng cư, bò sát, chim, thú	Phế nang (thú) hoặc ống khí và túi khí (chim)

III. Bệnh về hô hấp

Bệnh hô hấp có thể xảy ra ở đường dẫn khí (viêm mũi, viêm họng, viêm phế quản, hen) hoặc ở phổi (viêm phổi, lao phổi, bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính, ung thư phổi). Nhiều bệnh gây giảm khả năng trao đổi khí, ảnh hưởng nặng đến sức khỏe, thậm chí đe dọa tính mạng.

Nguyên nhân chủ yếu gồm tác nhân gây bệnh (virus, vi khuẩn như vi khuẩn lao), không khí ô nhiễm (bụi mịn, khí thải), khói thuốc lá và các chất gây dị ứng. Khói thuốc lá chứa nhiều chất độc làm tổn thương niêm mạc đường hô hấp và là yếu tố nguy cơ hàng đầu của ung thư phổi. Biện pháp phòng bệnh ở mức cộng đồng: không hút thuốc và tránh khói thuốc, đeo khẩu trang nơi nhiều bụi, giữ vệ sinh nhà ở thông thoáng, tiêm phòng theo chỉ dẫn của cơ sở y tế, trồng nhiều cây xanh.

IV. Lợi ích của luyện tập thể dục thể thao với hô hấp

Cơ hô hấp (cơ hoành, cơ liên sườn) khỏe hơn, lồng ngực phát triển, dung tích sống tăng.
Người tập luyện đều đặn thường thở sâu và chậm hơn khi nghỉ, mỗi nhịp thở đưa được nhiều khí hơn nên hô hấp hiệu quả hơn.
Tuần hoàn máu tốt hơn, phối hợp với hô hấp cung cấp O₂ cho cơ khi vận động mạnh.
Tăng sức đề kháng chung của cơ thể. Em nên tập đều đặn, vừa sức, khởi động kĩ và chọn nơi không khí trong lành.

Những điểm học sinh hay nhầm

Côn trùng có hệ tuần hoàn nhưng máu của chúng hầu như không vận chuyển O₂; khí đi thẳng qua ống khí tới tế bào.
Phổi chim không có phế nang; hiệu quả cao nhờ túi khí và dòng khí một chiều, không phải nhờ “nhiều phế nang”.
Dòng chảy ngược chiều ở mang là giữa máu và nước, không phải giữa nước đi vào và nước đi ra.
Khí trao đổi bằng khuếch tán thụ động; cơ hô hấp chỉ tạo thông khí để duy trì chênh lệch phân áp.

B. Bài tập trắc nghiệm Sinh học 11 Bài 9: Hô hấp ở động vật

Câu 1. Đặc điểm nào không giúp giun đất trao đổi khí qua da?

A. Tỉ lệ diện tích bề mặt so với thể tích cơ thể (S/V) lớn
B. Da luôn ẩm, khí dễ hòa tan và khuếch tán
C. Dưới da có nhiều mao mạch, máu có sắc tố hô hấp
D. Tỉ lệ thể tích cơ thể so với diện tích bề mặt lớn

Đáp án D. Tỉ lệ V/S lớn đồng nghĩa với S/V nhỏ, tức bề mặt quá ít so với khối cơ thể cần O₂, bất lợi cho trao đổi khí qua da.

Câu 2. Phổi chim khác phổi thú ở điểm nào?

A. Phế quản phân nhánh nhiều
B. Có nhiều phế nang
C. Khí quản dài
D. Cấu tạo từ nhiều ống khí nhỏ, không có phế nang

Đáp án D. Phổi thú gồm các phế nang, còn phổi chim gồm các ống khí nhỏ được mao mạch bao quanh và thông với túi khí.

Câu 3. Ở người, bao quanh mỗi phế nang là

A. mạng lưới thần kinh
B. hệ thống động mạch lớn
C. hệ thống tĩnh mạch lớn
D. mạng lưới mao mạch dày đặc

Đáp án D. Chỉ mao mạch có thành mỏng đủ để O₂ và CO₂ khuếch tán giữa máu và khí trong phế nang.

Câu 4. Không khí lưu thông qua phổi chim được là nhờ

A. cử động của đầu
B. cử động của cổ
C. sự co giãn của các túi khí
D. sự di chuyển của chân

Đáp án C. Các túi khí co giãn theo cử động của cơ hô hấp như những chiếc bơm, đẩy khí qua phổi cả khi hít vào lẫn thở ra.

Câu 5. Phát biểu nào sau đây sai về hoạt động hô hấp ở người?

A. Phổi tự co giãn được nhờ có hệ dẫn truyền tự động riêng
B. Trung khu điều khiển hô hấp nằm ở hành não và cầu não
C. Nhịp thở bình thường diễn ra tự động, không cần ý thức
D. Con người có thể chủ động nín thở hoặc thở sâu trong thời gian ngắn

Đáp án A. Phổi không có cơ nên không tự co giãn; thể tích phổi thay đổi theo lồng ngực, do cơ hoành và cơ liên sườn co giãn dưới sự điều khiển của trung khu hô hấp.

Xem thêm lý thuyết Sinh học 11 Kết nối tri thức

Câu hỏi thường gặp

Hô hấp ở động vật có mấy hình thức trao đổi khí?

Có 4 hình thức: qua bề mặt cơ thể, qua hệ thống ống khí, qua mang và qua phổi.

Vì sao chim là động vật trên cạn trao đổi khí hiệu quả nhất?

Vì phổi chim gồm các ống khí nhỏ thông với hệ thống túi khí, nên cả khi hít vào và thở ra đều có dòng khí giàu O2 đi qua phổi theo một chiều.

Vì sao cá lên cạn thì bị chết?

Khi ra khỏi nước, các phiến mang và sợi mang dính chặt vào nhau, mang khô đi nên diện tích trao đổi khí giảm mạnh, cá không lấy đủ O2.

Côn trùng có cần máu để vận chuyển O2 không?

Hầu như không. O2 đi theo hệ thống ống khí, các ống khí tận đưa khí trực tiếp đến từng tế bào.

Bề mặt trao đổi khí hiệu quả cần những đặc điểm gì?

Diện tích lớn, mỏng, luôn ẩm, có nhiều mao mạch và sắc tố hô hấp, đồng thời có sự thông khí để duy trì chênh lệch phân áp O2 và CO2.