Tiểu luận sự tiến hóa của hệ tuần hoàn

ĐỘNG VẬT SỐNG TRONG MÔI TRƯỜNG PHẢI THƯỜNG XUYÊN TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG VỚI MÔI TRƯỜNG. NHỮNG ĐỘNG VẬT ĐƠN BÀO CHƯA XUẤT HIỆN HỆ TUẦN HOÀN, SỰ TRAO ĐỔI CHẤT XẢY RA TRỰC TIẾP QUA BỀ MẶT CƠ THỂ, ĐỘNG VẬT ĐA BÀO ĐƠN GIẢN CŨNG CHƯA HÌNH THÀNH HỆ TUẦN HOÀN CÁC CHẤT ĐƯỢC VẬN CHUYỂN NHỜ KHUẾCH TÁN. ĐỘNG VẬT ĐA BÀO HOÀN THIỆN ĐÃ XUẤT HIỆN HỆ TUẦN HOÀN VÀ HỆ TUẦN HOÀN KHÔNG NGỪNG TIẾN HÓA VÀ HOÀN THIỆN

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

TIỂU LUẬN MÔN: SINH HỌC CƠ THỂ ĐỘNG VẬT

Đề tài: TÌM HIỂU SỰ XUẤT HIỆN VÀ TIẾN HÓA

CỦA HỆ TUẦN HOÀN Ở ĐỘNG VẬT

Giáo viên hướng dẫn: GS –TS Ngô Đắc Chứng Học viên thực hiện: Lê Thị Ngọc Trâm Lớp: Lý luận và Phương pháp K24 (2015-2017)

Huế, tháng 01 năm 2016

MỤC LỤC PHẦN I: MỞ ĐẦU Trang

I Lý do chọn đề tài: -4

II Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: -5

III Phương pháp nghiên cứu: -5

PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ TUẦN HOÀN 1 Khái niệm hệ tuần hoàn -6

2 Sự xuất hiện hệ tuần hoàn -6

3 Cấu tạo chung của hệ tuần hoàn -6

4 Nguồn gốc của hệ tuần hoàn -7

5 Vai trò của hệ tuần hoàn -7

CHƯƠNG II: SỰ TIẾN HÓA CỦA HỆ TUẦN HOÀN Ở CÁC NHÓM ĐỘNG VẬT 1 Các dạng hệ tuần hoàn của động vật không xương sống -9

1.1 Xoang tuần hoàn - tiêu hóa -9

1.2 Hệ tuần hoàn chính thức ở giun vòi -10

1.3 Sự xuất hiện của các đôi “tim bên” của giun đốt -10

1.4 Sự xuất hiện tim chính thức và hệ tuần hoàn hở ở ngành Chân khớp và ngành Thân mềm -11

2 Các dạng hệ tuần hoàn ở động vật có xương sống -13

2.1 Cấu tạo hệ tuần hoàn ở động vật có xương sống -13

2.2 Các dạng hệ tuần hoàn ở động vật có xương sống -13

2.2.1 Hệ tuần hoàn của cá miệng tròn ( Cyclostomata) -13

2.2.2 Hệ tuần hoàn của cá sụn ( Chondrichthyes) -15

2.2.4 Hệ tuần hoàn của cá phổi( Dipnoi) -17

2.2.5 Hệ tuần hoàn của lưỡng cư ( Amphibia) -18

2.2.6 Hệ tuần hoàn của bò sát ( Reptilia) -20

2.2.7 Hệ tuần hoàn của chim (Aves) -23

2.2.8 Hệ tuần hoàn của thú ( Mammalia) -25

PHẦN 3: KẾT LUẬN -27

TÀI LIỆU THAM KHẢO -28

PHẦN I: MỞ ĐẦU

I Lý do chọn đề tài:

Sinh vật nói chung và động vật nói riêng khi sống trong môi trường phải thườngxuyên trao đổi chất và năng lượng với môi trường Đối với cơ thể đơn bào sự traođổi chất diễn ra trực tiếp với môi trường ngoài và các chất có thể chuyển dịch giữa

tế bào và môi trường xung quanh bằng cơ chế khuếch tán Tuy nhiên tốc độ khuếchtán tỉ lệ thuận với bình phương khoảng cách Chẳng hạn để vận chuyển cùng lượngglucose khuếch tán đi 100μm mất 1 giây, 1mm cần 100 giây, 1cm thì cần đến 3 giờ.m mất 1 giây, 1mm cần 100 giây, 1cm thì cần đến 3 giờ.Đối với động vật đa bào do cơ thể cấu tạo ngày càng phức tạp, hầu hết các tế bàocủa cơ thể không trực tiếp tiếp xúc với môi trường ngoài, kích thước cơ thể lớn,nhu cầu trao đổi chất mạnh mẽ nên cần thiết phải xuất hiện hệ tuần hoàn giải quyếtvấn đề vận chuyển các chất theo khoảng cách xa một cách nhanh chóng Hệ tuầnhoàn có chức năng liên kết môi trường dịch mô của tế bào và dịch cơ thể với cơquan thực hiện sự trao đổi khí, cơ quan hấp thụ chất dinh dưỡng và cơ quan thảichất dư thừa Ví dụ, trong phổi của thú, oxy từ không khí hít vào sẽ được khuếchtán qua lớp biểu mô mỏng của phế nang để vào dòng máu, còn CO2 thì khuếch tán

từ máu qua biểu mô phế nang vào khí thở ra Sự vận động của dòng chất dịch trong

hệ tuần hoàn do tác động của tim và mạch máu nhanh chóng đưa máu giàu oxy đếncác phần của cơ thể và đưa máu chứa các sản phẩm đã trao đổi chất (chất bã thải)đến các cơ quan để thải ra ngoài

Vậy hệ tuần hoàn ở động vật xuất hiện như thế nào? Xu hướng tiến hóa của hệtuần hoàn ở các nhóm động vật ra sao? Để hiểu sâu hơn về những vấn đề trên tôi

quyết định chọn đề tài “Tìm hiểu về sự xuất hiện và tiến hóa của hệ tuần hoàn ở động vật”

II Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu: Hệ tuần hoàn ở động vật

Phạm vi nghiên cứu: chỉ tập trung nghiên cứu:

- Giới thiệu chung về khái niệm, sự xuất hiện, cấu tạo, nguồn gốc và vai tròcủa hệ tuần hoàn ở động vật

- Sự tiến hóa của hệ tuần hoàn ở các nhóm động vật không xương sống vàđộng vật có xương sống

III Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp nghiên cứu đề tài là phương pháp tổng hợp các tài liệu đượclấy từ các nguồn thông tin như sách, báo đài, internet Dựa vào sự phân tích, tổnghợp, so sánh, đối chiếu các tài liệu để thực hiện đề tài

PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ TUẦN HOÀN

1 KHÁI NIỆM VỀ HỆ TUẦN HOÀN

Hệ tuần hoàn là hệ cơ quan trong cơ thể có chức năng vận chuyển các chất

từ bộ phận này đến bộ phận khác để đáp ứng nhu cầu trao đổi chất của cơ thể

2 SỰ XUẤT HIỆN CỦA HỆ TUẦN HOÀN

Ở các động vật đơn bào và đa bào bậc thấp chưa xuất hiện hệ tuần hoàn,nhưng đến các nhóm động vật đa bào bậc cao hơn, hệ tuần hoàn xuất hiện như một

hệ quả tất yếu, do các lí do sau đây:

1 Diện tích bề mặt cơ thể là nhỏ so với thể tích cơ thể, vì thế, sự khuyếchtán các chất qua bề mặt cơ thể không đáp ứng được nhu cầu trao đổi chất của cơ thể

2 Đối với các động vật sống ở trên cạn, bề mặt cơ thể phải là không thấmnước để đảm bảo giữ được lượng nước cần thiết trong cơ thể Vì vậy, sự thải và lấycác chất trực tiếp qua bề mặt cơ thể là rất khó xảy ra

3 Các khoảng cách bên trong rất lớn, gây khó khăn cho việc khuyếch tán.Những vấn đề trên có thể khắc phụ được trước tiên nhờ sự xuất hiện các hệ

cơ quan chuyên biệt có chức năng như trao đổi khí, tiêu hóa, bài tiết và sau đó là sựliên kết các cơ quan này với nhau thông qua hệ thống tuần hoàn

Hệ thống này có thể vận chuyển nhanh chóng các chất từ nơi này sang nơikhác, do đó mỗi cơ quan chuyên biệt kia có thể thực hiện tốt chức năng của mình

3 CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ TUẦN HOÀN

Một hệ tuần hoàn cấu tạo hoàn chỉnh bao gồm các thành phần sau:

áp lực đủ lớn giúp dịch tuần hoàn lưu thông thì phải có sự phối hợp với hoạt độngvận động cơ để tăng áp lực dòng chảy.

3.3 Mạch máu

Là cấu trúc ống, giúp vận chuyển dịch tuần hoàn trong cơ thể, từ tim đến các

mô cơ quan rồi lại trở về tim

Ở các nhóm động vật bậc cao, trong mạch máu có thể hình thành các van,đảm bảo cho máu chỉ lưu thông theo một chiều

Trong hệ thống tuần hoàn, các thành phần trên được bố trí sao cho sự traođổi chất giữa máu và các tế bào của mô diễn ra một cách có hiệu quả

4 NGUỒN GỐC CỦA HỆ TUẦN HOÀN

Hệ tuần hoàn ở hầu hết động vật xuất hiện gần như đồng thời với sự xuấthiện lá phôi thứ 3 Một số trường hợp đặc biệt:

Ở Giun vòi: hệ tuần hoàn hình thành do sự hình thành và phát triển nhu môđệm giữa thể xoang nguyên sinh, phần còn lại của thể xoang nguyên sinh tạo thành

hệ tuần hoàn

Từ Giun đốt: hệ tuần hoàn hình thành do sự phát triển thể xoang thứ sinh.Thể xoang thứ sinh khi hình thành và phát triển sẽ chèn ép thể xoang nguyên sinh

có từ trước đó, phần còn lại của thể xoang nguyên sinh sẽ hình thành hệ tuần hoàn

5 VAI TRÒ CỦA HỆ TUẦN HOÀN

- Hệ tuần hoàn chứa dịch tuần hoàn, đảm bảo mối liên hệ giữa các phần của

cơ thể

- Vận chuyển chất trong cơ thể

+ Vận chuyển các chất khí: vận chuyển O2 từ cơ quan hô hấp đến các tế bào

và CO2 từ các tế bào đến cơ quan hô hấp để thải ra ngoài

+ Vận chuyển các chất dinh dưỡng hấp thụ được từ các cơ quan tiêu hóa đếncác mô và tế bào của cơ thể, vận chuyển các chất thải từ tế bào đến các cơ quan bàitiết để bài tiết ra ngoài

+ Vận chuyển các hormone từ tuyến tiết đến các cơ quan đích

Điều chỉnh sự cân bằng của môi trường trong cơ thể:

- Do máu có tỉ lệ H2O cao, giúp điều hòa thân nhiệt ổn định

- Các thành phần máu giúp ổn định cân bằng các yếu tố của môi trườngtrong cơ thể: Hemoglobin và hệ đệm giúp ổn định pH; ổn định áp suất thẩm thấu,…

- Bảo vệ cơ thể:

+ Các tế bào máu đóng vai trò bảo vệ cơ thể giúp chống lại các vật lạ xâmnhập: đại thực bào, các tế bào limpho B và limpho T

+ Do sự lưu thông liên tục của dịch tuần hoàn trong hệ mạch mà các tế bào

và các kháng thể có thể di chuyển đến vị trí bị nhiễm một cách nhanh chóng, bảo vệ

cơ thể khỏi các tác nhân trên

- Điều hòa hoạt động cơ thể:

+Dịch tuần hoàn còn giúp vận chuyển các hormone từ cơ quan tiết đến các

cơ quan đích, góp phần điều hòa các hoạt động của cơ thể

CHƯƠNG II TIẾN HÓA CỦA HỆ TUẦN HOÀN Ở NHÓM

1.1 Xoang tiêu hóa- tuần hoàn

Những động vật đơn giản như hải miên, ruột khoang chưa có hệ tuần hoànthực sự Thành cơ thể của chúng chỉ gồm 2 lớp tế bào bao lấy một xoang ở trungtâm gọi là xoang tiêu hóa- tuần hoàn Xoang này vừa để tiêu hóa, vừa để phân phốicác chất cho cơ thể Các chất dịch trong xoang thông với môi trường ngoài qua mộtlỗ duy nhất Sự tiêu hóa bắt đầu trong xoang và các chất đang tiêu hóa dở dang sẽhấp thụ vào các tế bào ở lớp trong túi để tiếp tục tiêu hóa nội bào sau đó các chấtdinh dưỡng được khuếch tán ra lớp ngoài với một khoảng cách ngắn

Hình 1.1 Xoang tiêu hóa - tuần hoàn ở hải miên

( nguồn : http://www.slideshare.net/blount1967/animals-pt1)

Ở giun dẹp, xoang vị hay ruột phân nhánh cùng với cấu tạo cơ thể dẹp giúptối ưu hóa cho bề mặt khuếch tán

Nước vào qua lỗ

Nước ra ngoài

Tế bào cổ áo

Xoang trung tâm

Thành ngoài

1.2 Hệ tuần hoàn chính thức ở giun vòi (Nemertini)

Đối với các động vật có cấu tạo phức tạp hơn, gồm nhiều lớp tế bào thìxoang tiêu hóa – tuần hoàn không đủ để vận chuyển các chất cho toàn bộ cơ thể vìkhoảng cách khuếch tán quá lớn

Hệ tuần hoàn chính thức xuất hiện ở giun vòi (Nemertini) chúng có mộtmạch máu lưng hai mạch máu bụng chạy dọc cơ thể và được nối với nhau ở cácmạch máu ngang

Hình 1.2 Hệ tuần hoàn ở giun vòi (Nguồn: https://www.cals.ncsu.edu/course/zo150/mozley/fall/studyaids.html) 1.3 Sự xuất hiện của các đôi “tim bên” ở giun đốt

Ở giun đốt, hệ tuần hoàn đã có cấu tạo phức tạp hơn: Một mạch máu lưng,mạch bụng và mạch dưới thần kinh Đặc biệt, có các đôi “ tim bên” bơm máu vàocác mạch, thực chất đây là 5 đôi mạch vòng có cấu tạo từ các yếu tố cơ

Máu lưu chuyển là nhờ sự co bóp của mạch lưng và các đôi “tim bên” Máuđược chuyển từ mạch lưng xuống mạch bụng, giữa 2 mạch máu chính có các mạchmáu nhỏ dẫn đến thành cơ thể, máu có màu Huyết sắc tố phân tán trong huyếttương

Hình 1.3 Hệ tuần hoàn ở giun đất

Máu di chuyển từ thể xoang vào buồng tim qua đôi lỗ tim (do cơ duỗi co đãlàm giãn xoang bao tim) Tiếp theo thành ống tim co để đẩy máu lên động mạchđầu và vào nội quan Cơ màng bụng co làm cho máu từ vùng đầu chuyển ra nộiquan phía sau rồi tập trung vào các khe xoang hổng trước khi trở về xoang baotim Số lượng buồng tim thay đổi tuỳ loài (gián có 13 buồng, côn trùng thấp

có ít hơn) Số lần co bóp cũng khác nhau tuỳ nhóm và tuỳ trạng thái hoạt độngcủa cơ thể

Hình 1.4 Hệ tuần hoàn ở chân khớp

(Nguồn : https://www.msu.edu/course/lbs/144/s07/hw3_hearts.html)

Máu của côn trùng phần lớn không có màu hay có thể có màu vàng nhạt hay

màu xanh (thay đổi tuỳ loài và theo giới tính như ở ấu trùng bướm Lymantria) Máu

gồm huyết tương lỏng và huyết thể Thành phần huyết tương của máu thay đổi tuỳtheo giai đoạn phát triển khác nhau như lột xác, hoá nhộng, hoá trưởng thành baogồm muối vô cơ, chứa nhiều chất dinh dưỡng các chất thải, men và sắc tố, trong đóhàm lượng nước giao động khoảng 75 – 90% Các huyết thể (tế bào máu) gồm các

tế bào amip bơi lội tự do trong huyết tương, có khả năng thực bào, các tế bào thamgia vào chức năng bài tiết (tế bào quanh tim, tế bào vàng…) Máu của côntrùng không có sắc tố hoạt tải ô xy hay cố định khí cacbonic Riêng ấu trùng

muỗi Chironomus máu có chứa sắc tố hemoglobin, khi nồng độ ôxy trong nước

giảm, lượng sắc tố cũng giảm

2 CÁC DẠNG HỆ TUẦN HOÀN CỦA ĐỘNG VẬT CÓ XƯƠNG SỐNG

2 1 Cấu tạo hệ tuần hoàn của động vật có xương sống

Gồm hệ máu kín và hệ bạch huyết hở

a Hệ máu

- Máu gồm huyết tương và các tế bào máu, trong đó, hồng cầu có chứa cácsắc tố hemoglobin làm chúng có màu đỏ.

- Tim: là phần phình của động mạch chủ, có cấu tạo cơ tim và các ngăn tim:tâm thất, tâm nhĩ

- Mạch máu gồm có động mạch, tĩnh mạch và mao mạch

b Hệ bạch huyết

- Gồm mạch bạch huyết thông với tĩnh mạch, thể xoang và tuyến bạch huyết.Mạch bạch huyết lớn có thành mạch rõ ràng, còn các mạch nhỏ đi tới các cơquan không có thành nên đổ trực tiếp vào khe các tế bào Mạch bạch huyết có chỗphình rộng thành xoang bạch huyết, tích trữ bạch huyết

Tuyến bạch huyết là nơi sản sinh ra bạch cầu Tuyến này có thể liên hệ trựctiếp với mạch bạch huyết như hạch bạch huyết; hoặc có thể liên hệ gián tiếp vớimạch thông qua tỳ hay lá lách

Bạch huyết được vận chuyển đi khắp cơ thể nhờ vào:

- Sự co bóp của các tim bạch huyết

- Do sức ép của các nội quan

2.2 Các dạng hệ tuần hoàn ở động vật có xương sống

Hệ tuần hoàn của động vật có xương sống gồm có tim, hệ động mạch, hệ tĩnh mạch và mao mạch được tổ chức trên một sơ đồ chung Trong quá trình tiến hóa từ cá đến động vật có xương sống bậc cao kể cả người, hệ tuần hoàn có những biến đổi thể hiện ở cấu tạo tim và do sự biến đổi trong cơ chế hô hấp từ mang sang phổi

2.2.1 Hệ tuần hoàn của cá miệng tròn ( Cyclostomata)

Hệ tuần hoàn của cá miệng tròn có cấu tạo điển hình của các loài có xươngsống ở nước, bao gồm:

- Tim: gồm 2 ngăn: một tâm thất và một tâm nhĩ Ngoài ra còn có thêmxoang tĩnh mạch

- Hệ động mạch (ĐM): Động mạch bụng, có bầu chủ ĐM, mỗi bên mang có

8 động mạch phânh nhánh đến mang, 8 ĐM rời mang, ĐM chủ lưng phân nhánh tớicác nội quan

- Tĩnh mạch: Tĩnh mạch đuôi, hai tĩnh mạch chính sau, xoang tĩnh mạch, haitĩnh mạch chính trước, tĩnh mạch gánh gan, tĩnh mạch gan, xoang tĩnh mạch

Hệ tuần hoàn chưa có ống Cuvier và hệ gánh thận như ở các nhóm cá khác

Chú thích :

24 Tĩnh mạch dưới ruột

Hình 2.1 Sơ đồ hệ tuần hoàn của cá miệng tròn

Các đặc điểm tiến hóa :

- Xuất hiện thêm xoang tĩnh mạch là nơi tập trung máu từ các tĩnh mạch trướckhi máu đổ vào tâm nhĩ Sự xuất hiện xoang tĩnh mạch này góp phần đảm bảo chomáu lưu thông liên tục trong vòng tuần hoàn theo các nhịp đều đặn nhau

- Xuất hiện bầu chủ động mạch là nơi chứa máu trước khi máu được đẩy vàocác động mạch rời tim

- Xuất hiện tĩnh mạch gánh gan (TM cửa gan) và tĩnh mạch gan: có thể thấy,

có sự chuyên hóa rõ ràng hơn

- Xuất hiện hệ thống các động mạch cảnh có nhiệm vụ dẫn máu đi nuôi phầnđầu và tĩnh mạch cảnh dẫn máu đã trao đổi khí từ phần đầu trở về tim

Tĩnh mạch gánh gan dẫn lưu máu từ lách, tụy và ruột non nhờ đó mà gan cóthể tiếp cận được nguồn dinh dưỡng cũng như các sản phẩm phụ của quá trình tiêuhóa thức ăn

Tĩnh mạch gan là tĩnh mạch dẫn máu từ gan, đổ trực tiếp vào tĩnh mạch chủdưới, là mạch dẫn máu từ gan sau khi đã thực hiện trao đổi chất

 Ở cá miệng tròn, ta thấy đã bắt đầu có sự phân hóa của hệ mạch thành cácmạch đến các phần riêng biệt, làm tăng hiệu quả trao đổi chất

2.2.2 Hệ tuần hoàn của Cá sụn ( Chondrichthyes)

- Tim: Gồm 4 phần: xoang tĩnh mạch, tâm nhĩ, tâm thất và côn chủ độngmạch

- Hệ động mạch (ĐM): ĐM chủ bụng, các ĐM tới mang và rời mang, rễ ĐM

- Hệ tĩnh mạch: Tĩnh mạch chính sau, Tĩnh mạch cảnh, Hệ tĩnh mạch gánhthận, ống Cuvier, Hệ tĩnh mạch gánh gan và tĩnh mạch gan, các tĩnh mạch bên.

Hình 2.2 Sơ đồ hệ tuần hoàn của cá sụn

 Từ Cá sụn, ta đã thấy hệ mạch có sự phân hóa rõ ràng thành các mạchriêng biệt dẫn máu đến và đi từ các phần riêng biệt của cơ thể Điều này sẽ làm tănghiệu qua trao đổi chất và khí ở các cơ quan

Các đặc điểm trên giúp Cá sụn có thể thích nghi với đời sống di chuyểnnhanh nhẹn, săn bắt mồi động vật, kích thước cơ thể lớn

2.2.3 Hệ tuần hoàn ở Cá xương( Osteichthyes)

- Tim có 3 ngăn: Một tâm thất, một tâm nhĩ và xoang tĩnh mạch Ở hệ tuầnhoàn kiểu cá xương không có côn chủ động mạch

- Hệ động mạch: Có bầu chủ động mạch, động mạch bụng, các động mạch tớimang và rời mang, các rễ chủ động mạch nhập thành động mạch lưng phân nhánh

Hình 2.3 Dòng máu chảy trong cá sụn