Sự trao đổi khí với môi trường xung quanh ở côn trùng, cá, lưỡng cư, bò sát chim và thú

Trao đổi khí ở côn trùng nhờ hệ thống ống khí. Hệ thống này được cấu tạo bởi các ống dẫn chứa không khí, một đầu thông với bên ngoài nhờ các lỗ thở, một đầu phân thành các ống nhỏ hơn tiếp xúc với tế bào cơ thể.

Khí O2 từ bên ngoài đi qua các lỗ thở vào ống khí lớn, đi theo các ống khí nhỏ dần và cuối cùng đi đến các tế bào nằm sâu bên trong cơ thể; còn khí CO₂ từ tế bào trong cơ thể đi qua ống khí nhỏ sang ống khí lớn dần và đi qua lỗ thở ra ngoài

Trao đổi khí ở cá nhờ mang. Mang cá gồm các phiến mang, trên các phiến mang có hệ thống mao mạch. Máu chảy trong mao mạch theo hướng song song và ngược chiều với dòng nước, giúp cho cá lấy được khoảng 80% O₂ trong nước. Ôxi từ dòng nước chảy liên tục qua mang vào mao mạch ở mang theo vòng tuần hoàn đến các tế bào. Đồng thời CO₂ do tế bào thải ra. Theo vòng tuần hoàn đến mao mạch ở mang khuếch tán ra dòng nước chảy liên tục qua mang.

Lưỡng cư trao đổi khí qua da và phổi. Chúng chủ yếu hô hấp qua da. Lưỡng cư có da trần, phủ chất nhày và ẩm, dễ thấm khí. Bên dưới da có hệ thống mao mạch nên sự trao đổi O₂ và CO₂ giữa cơ thể và môi trường được thực hiện dễ dàng. Phổi có cấu tạo đơn giản gồm các phế nang với hệ mao mạch dày đặc giúp trao đổi khí. Sự thông khí ở phổi nhờ vào sự nâng lên và hạ xuống của thềm miệng.

Bò sát, thú trao đổi khí bằng phổi. Phổi gồm nhiều phế nang. Các phế nang có thành rất mỏng, nhiều mao mạch nên khí O₂ và CO₂ dễ dàng khuếch tán qua. Không khí đi vào và đi ra khỏi phổi nhờ hệ thống đường dẫn khí (mũi, khí quản, phế quản).

Chim trao đổi khí bằng phổi và hệ thống túi khí. Túi khí là các khoang rỗng chưa khí. Phổi cấu tạo bởi ống khí có mao mạch bao quanh, hệ thống ống khí thông với hệ thống túi khí. Chim hít vào và thở ra đều lấy được O₂ nên có hiệu suất hô hấp cao.

Chim, thú, bò sát hô hấp chủ yếu nhờ các cơ hô hấp co dãn làm thay đổi thể tích của khoang bụng và lồng ngực.

- Sự trao đổi khí ở côn trùng trao đổi khí thực hiện nhờ hệ thống ống khí. Các ống khí làm nhiệm vụ dẫn khí, phân nhánh thành các ống khí nhỏ nhất, tiếp xúc trực tiếp với các tế bào của cơ thể và thực hiện trao đổi khí. Hệ thống ống khí thông với không khí bên ngoài nhờ các lỗ thở. Sự thông khí trong các ống khí thực hiện được nhờ sự co dãn của phần bụng.

- Sự trao đổi khí ở cá qua mang: Trong số đó thì lớp cá có một hệ thống trao đổi khí hoàn hảo. Hệ thông này có thể thu lấy 80% oxy từ nước chảy qua. Cơ quan trao đổi khí ở cá là các cung mang. Khí O2 trong nước khuếch tán qua mang vào máu và khí CO₂ khuếch tán từ máu qua mang vào nước. Khi thở vào: nền hầu hạ xuống, giảm áp lực trong miệng nước tràn qua miệng lúc đó nắp mang hai bên phình ra làm diềm mang khép lại, nước liên tục chảy qua cung mang. Khi thở ra: miệng ngậm lại, nền hầu nâng lên rất nhanh tạo ra một áp lực mạnh đẩy nước qua khe giữa các cung mang, đồng thời nắp mang ép vào, van diềm mang mở ra đẩy nước ra ngoài. Điều đáng chú ý là chiều của dòng máu trong các mao mạch của phiến mang nhỏ ngược chiều với dòng nước qua mang có hiệu quả trao đổi khí rất cao.

- Sự trao đổi khí ở lưỡng cư có 2 hình thức hô hấp là qua da và phổi (1 túi đơn giản). Sự thông khí ở phổi Khi thềm miệng hạ xuống thì không khí từ ngoài qua lỗ mũi vào miệng, sau đó van mũi khép lại. Thềm miệng nâng lên nhờ cơ gian hàm đẩy không khí vào khe họng và vào phổi. Không khí ra khỏi phổi nhờ tác dụng co của cơ bụng và thành phổi. Hô hấp bằng da nhờ có nhiều mao mạch, da tiết chất nhầy nên luôn ẩm ướt. Da và cơ chỉ dính với nhau một số chỗ nên tạo nhiều khoảng trống, đó là các túi bạch huyết có vai trò hô hấp rất quan trọng của Lưỡng cư.

- Sự trao đổi khí ở bò sát, chim và thú được thực hiện qua phổi: Phổi thú có nhiều phế nang, phế nang có bề mặt mỏng và có mạng lưới mao mạch máu dày đặc

Phổi chim có thêm nhiều ống khí. Khí O₂ và CO₂ được trao đổi qua bề mặt phế nang. Sự thông khí chủ yếu nhờ các cơ hô hấp làm thay đổi thể tích khoang thân (bò sát), khoang bụng (chim) hoặc lồng ngực (thú); hoặc nhờ sự nâng lên, hạ xuống của thềm miệng (lưỡng cư).

* Ở côn trùng:

- Cấu tạo bề mặt trao đổi khí:

+ Lỗ khí: nằm trên vỏ kitin cho phép khí ra vào cơ thể.

+ Hệ thống ống khí: các ống khi phân nhánh nhỏ dần, chằng chịt khắp cơ thể.

+ Túi khí: Phần phình ra cuối cùng của mỗi ống khi nhỏ; chứa đầy nước giúp hòa tan khí CO₂ và O₂ , đảm bảo cho những chất này khuếch tán nhanh chóng đến từng tế bào của cơ thể.

- Cơ chế trao đổi khi: O₂ và CO₂ được đưa trực tiếp tới từng tế bào nhờ hệ thống ống khí phân nhánh đến từng tế bào của cơ thể (O₂ và CO₂ được vận chuyển không thông qua hệ tuần hoàn).

* Ở cá:

- Cấu tạo:

+ Mỗi bên có 4 đôi cung mang, mỗi cung mang có 2 hàng sợi mang, mỗi sợi mang có phiến mang nhỏ đầy mao mạch → diện tích bề mặt lớn → trao đổi khí trong nước rất hiệu quả.

- Cơ chế:

+ Động tác hô hấp (sự thông khí): Miệng và nắp mang đóng mở nhịp nhàng tạo nên dóng nước chảy một chiều và gần như liên tục từ miệng qua mang (luôn là nước giàu oxi).

+ Dòng nước chảy ngoài mao mạch mang song song và ngược chiều với dòng nước chảy trong mao mạch mang (trao đổi ngược dòng) → Hiệu quả trao đổi khí rất cao.

→ KL: Nhờ các đặc điểm trên, cá được coi là động vật ở nước có khả năng hô hấp hiệu quả (thể lấy được hơn 80% lượng oxi của nước khi qua mang).

* Ở lưỡng cư: Sự trao đổi khí ở lưỡng cư chủ yếu qua da, phổi (chỉ là 1 túi đơn giản): Lưỡng cư có da trần, phủ chất nhày và ẩm, dễ thấm khí. Bên dưới da có hệ thống mao mạch nên sự trao đổi O₂ và CO₂ giữa cơ thể và môi trường được thực hiện dễ dàng. Sự thông khí ở phổi nhở sự nâng lên hạ xuống của thềm miệng.

* Ở bò sát, chim và thú: Phổi là cơ quan trao đổi khí hiệu quả. Vì: (Có đầy đủ 4 đặc điểm của bề mặt TĐK)

+ Phổi được cấu tạo từ nhiều phế nang (trừ phổi chim).

+ Thành phế nang mỏng và giàu mạch → O₂ và CO₂ dễ dàng khuếch tán qua.

- Phổi bò sát lớn hơn phổi lưỡng cư, cấu tạo nhiều phế nang hơn.

- Phổi của chim và thú rất phát triển và có rất nhiều phế nang nên bề mặt trao đổi khí rất lớn. Riêng chim có thêm hệ thống túi khí làm tăng hiệu quả trao đổi khí ở phổi;

Cơ chế: O₂ từ phế nang khuếch tán vào máu đến tế bào, CO₂ từ tế bào thải ra theo vòng tuần hoàn đến mao mạch ở phế nang, khuếch tán qua không khí ở phế nang và được thở ra ngoài qua đường dẫn khí.

Sự trao đổi khí ở côn trùng qua hệ thống ống khí xuất phát từ các lỗ thở ở 2 bên thành bụng, phân nhánh chằng chịt đcm ôxi tới tế bào cơ thể và CO2 ra khỏi cơ thể.

Sự trao đổi khí ở cá qua mang: Ôxi từ đòng nước chảy liên tục qua mang vào mao mạch ở mang theo vòng tuần hoàn đến các tế bào. Đồng thời C02 do tế bào thải ra Theo vòng tuần hoàn đến mao mạch ở mung khuếch tán ra dòng nước chảy liên tục qua mang.

Sự trao đổi khí ở lưỡng cư chủ yếu qua da, phổi (chỉ là 1 túi đơn giản): Lưỡng cư có da trần, phủ chất nhày và ẩm, dễ thấm khí. Bên dưới da có hệ thống mao mạch nên sự trao đổi O2 và CO2 giữa cơ thể và môi trường được thực hiện dễ dàng. Sự thông khí ở phổi nhở sự nâng lên hạ xuống của thềm miệng.

Sự trao đổi khí ở bò sát, chim và thú được thực hiện qua phổi:

Phổi bò sát lớn hơn phổi lưỡng cư, cấu tạo nhiều phế nang hơn.

Phổi của chim và thú rất phát triển và có rất nhiều phế nang nên bề mặt trao đổi khí rất lớn. Riêng chim có thêm hệ thống túi khí làm tăng hiệu quả trao đổi khí ở phổi.
ở phế nang có hệ thống mao mạch dày đặc. O2 từ phế nang khuếch tán vào máu đến tế bào, C02 từ tế bào thải ra theo vòng tuần hoàn đến mao mạch ở phế nang khuếch tán qua không khí ở phế nang và được thở ra ngoài qua đường dẫn khí.