Bài giảng Sinh lý động vật thủy sản cung cấp cho sinh viên kiến thức về chức năng của các cơ quan và các quy luật hoạt động sống của các cơ quan trong sự tương tác giữa cơ thể với môi trường. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm các nội dung chi tiết.
Cấu tạo và chức năng thần kinh thực vật
Thần kinh thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển hoạt động của các cơ quan nội tạng, bao gồm cả thần kinh giao cảm và phó giao cảm Các cơ quan nội tạng hoạt động một cách tự động, giúp duy trì sự cân bằng và chức năng của cơ thể.
Thần kinh thực vật, hay còn gọi là thần kinh tự chủ, là hệ thống không phụ thuộc vào ý muốn của con người, không cho phép cơ thể chỉ huy các cơ quan nội tạng hoạt động theo ý muốn Sự truyền xung động của nội tạng thường không tạo ra cảm giác rõ ràng trong ý thức của da hoặc các cơ quan cảm giác đặc biệt khác.
Dây thần kinh ly tâm của hệ thần kinh thực vật bắt nguồn từ hệ thần kinh trung ương và không trực tiếp đến các cơ quan hiệu ứng, mà phải đi qua một đốt thần kinh ngoại biên (hạch thần kinh) Từ neuron của đốt thần kinh, dây thần kinh sẽ phát sinh để chi phối các cơ quan hiệu ứng Sợi dây thần kinh phát ra từ hệ thần kinh trung ương đến đốt thần kinh được gọi là sợi trước đốt, trong khi sợi từ đốt thần kinh đến cơ quan hiệu ứng được gọi là sợi sau đốt.
Thần kinh thực vật bao gồm hai phần chính là hệ thần kinh giao cảm và hệ thần kinh phó giao cảm, với sự khác biệt về mặt giải phẫu Sợi giao cảm bắt nguồn từ gốc bên của tủy sống ở phần ngực và lưng, trong khi sợi phó giao cảm xuất phát từ nhiều vị trí, bao gồm đốt thần kinh phó giao cảm của não và phần cuối tủy sống Hệ thần kinh giao cảm có sự phân bố rộng rãi, ảnh hưởng đến hầu hết các cơ quan nội tạng, trong khi hệ thần kinh phó giao cảm có tính cục bộ và không chi phối một số cơ quan như mạch máu ở cơ và da, hay tuyến mồ hôi Đặc biệt, sợi trước đốt của thần kinh giao cảm ngắn và sợi sau đốt dài, ngược lại với thần kinh phó giao cảm có sợi trước đốt dài và sợi sau đốt ngắn hơn.
Thần kinh phó giao cảm
Trung khu Gốc bên của tủy sống đoạn ngực và lưng
Thần kinh phó giao cảm của não, phần cuối tủy sống
Rộng rãi, đến hầu hết tất cả các cơ quan nội tạng
Phân bố cục bộ, một số cơ quan không chịu chi phối: mạch máu ở cơ và da, tuyến mồ hôi
Sợi trước đốt ngắn, sợi sau đốt dài
Sợi trước đốt dài, sợi sau đốt ngắn hơn
Khi kích thích sợi trước đốt của thần kinh giao cảm, thời kỳ tiềm phục của phản ứng cơ quan hiệu ứng là tương đối dài Ngay cả sau khi ngừng kích thích, tác dụng vẫn kéo dài trong một khoảng thời gian đáng kể.
Thời kỳ tiềm phục dài và tác dụng lâu của phản ứng giao cảm là do sợi sau đốt dài và dẫn truyền chậm qua xinap thần kinh Nhiều cơ quan tham gia phản ứng vì một sợi trước đốt liên hệ với nhiều neuron Ngược lại, khi kích thích sợi trước đốt của thần kinh phó giao cảm, thời kỳ tiềm phục ngắn, phạm vi tác dụng hẹp và thời gian tác dụng không lâu.
Hệ thần kinh thực vật của cá biểu hiện đặc trưng sinh lý giữa thần kinh giao cảm và thần kinh phó giao cảm rõ rệt
3 Cơ chế dẫn truyền hóa học của thần kinh thực vật
Xung động được truyền đến tận mút cuối của thần kinh thực vật sẽ kích thích sản sinh một chất hóa học, chất này tác động lên tế bào của các cơ quan hiệu ứng, từ đó thực hiện chức năng điều tiết của hệ thần kinh Quá trình này được gọi là dẫn truyền hóa học.
Khi thần kinh giao cảm và phó giao cảm hưng phấn, cả hai đều tiết ra acetylcholin Tuy nhiên, khi thần kinh giao cảm hoạt động, xung động tại mút cuối của sợi sau đốt sẽ sản sinh ra Noradrenalin và một lượng nhỏ Adrenalin, hai hormon từ tuyến thượng thận, kích thích cơ trơn của mạch máu gây co bóp và tăng cường hoạt động của cơ tim Đáng lưu ý, không phải tất cả sợi sau đốt của thần kinh giao cảm đều tiết ra Noradrenalin và Adrenalin; ví dụ như sợi thần kinh giao cảm chi phối tuyến mồ hôi hoặc sợi giãn mạch lại tiết ra acetylcholin.
Chất hóa học được sản sinh ra ở mút cuối thần kinh không bao lâu sẽ bị phá hủy và mất tác dụng
Acetylcholin sau khi được sản sinh sẽ bị acetylcholinesteraza trong tổ chức và máu phân giải thành cholin và axit acetic Trong khi đó, adrenalin và noradrenalin, nếu có, sẽ bị các enzym oxy hóa phá hủy, nhưng quá trình phá hủy noradrenalin diễn ra chậm hơn so với acetylcholin Điều này cho phép noradrenalin có thể lưu thông qua máu và tác động đến nhiều tổ chức khác, tạo ra phạm vi tác dụng rộng hơn so với acetylcholin.
4 Tác dụng sinh lý của hệ thần kinh thực vật a Điều hoà hoạt động của các cơ quan nội tạng
- Các cơ quan nội tạng đều chịu sự chi phối của thần kinh giao cảm và phó giao cảm
- Thần kinh giao cảm chủ yếu là “huy động” năng lượng trong cơ thể tăng cường sự hoạt động của cơ thể
Thần kinh phó giao cảm đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh, tàng trữ và giảm bớt năng lượng tiêu hao, từ đó hỗ trợ duy trì hoạt động lâu dài của cơ thể Bên cạnh đó, nó cũng có tác dụng dinh dưỡng, giúp cơ thể hấp thụ và sử dụng các chất dinh dưỡng hiệu quả hơn.
Thần kinh thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc điều hoà trao đổi chất của cơ thể Theo Pavlop, hệ thần kinh giao cảm có ảnh hưởng đến tim, giúp tăng cường hoạt động co bóp của cơ quan này.
Hệ giao cảm được phân bố từ đốt cổ số 8 đến đốt thắt lưng 2, 3, bao gồm hai neuron: neuron trước hạch và neuron sau hạch, nối liền từ bên sừng chất xám tủy sống đến các cơ quan được thần kinh giao cảm chi phối.
- Hệ phó giao cảm: phân bố ở ba nơi não giữa, hành tuỷ và các đốt cùng của tuỷ sống
Thần kinh phó giao cảm và thần kinh giao cảm hoạt động đối lập nhưng bổ trợ cho nhau, với thần kinh phó giao cảm giúp giãn tim và thần kinh giao cảm làm co các cơ quan nội tạng Sự phối hợp này đảm bảo các cơ quan nội tạng hoạt động một cách nhịp nhàng và ổn định.
Cá chỉ có tim và dạ dày hoạt động nhờ sự phối hợp giữa hệ thần kinh giao cảm và phó giao cảm, trong khi hệ thống bài tiết không có sự điều khiển này Do đó, sự sống của cá phụ thuộc vào hệ thần kinh thực vật.
Tủy sống
Tuỷ sống của cá và các động vật có xương sống khác được cấu tạo từ nhiều đốt sống, đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện các hoạt động phản xạ, đặc biệt là phản xạ không điều kiện Mỗi đốt tuỷ sống có dây thần kinh ly tâm và hướng tâm thông qua góc tuỷ sống, với dây thần kinh vận động đi qua rễ bụng và dây cảm giác qua rễ lưng.
Tuỷ sống có chức năng chính là thực hiện các phản xạ và dẫn truyền hưng phấn, với nhiều trung khu thần kinh liên quan đến hoạt động của cơ và da Nó điều hòa trương lực cơ thể, hoạt động của cơ quan phát điện, hầu hết các cơ vân, và có mối liên hệ với bộ máy tiền đình (tai trong) cũng như tiểu não – não sau.
Tuỷ sống đóng vai trò quan trọng trong việc dẫn truyền các xung động cảm giác từ môi trường bên ngoài đến các trung khu cao cấp của hệ thần kinh trung ương, đồng thời cũng chịu trách nhiệm truyền tải các xung động thần kinh.
Não bộ
Não bộ gồm: hành não, não sau, não giữa, não trung gian và não trước
Hành tủy Buồng não IV
Não bộ cá chép bổ dọc
1 Cơ năng của não cùng (hành não, hành tủy)
Dây thần kinh phát ra từ não đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển hoạt động của các cơ quan thiết yếu trong cơ thể, bao gồm hô hấp, tim, dạ dày, ruột, mê lộ tai trong và các cơ quan cảm giác.
Hành não nối liền với tủy sống, là nơi xuất phát của 6 đôi dây thần kinh từ
V – X Trong não bộ có các trung khu hoạt động sống như sau:
Trung khu hô hấp của cá chép và các loài cá xương khác rất quan trọng, vì nếu một bên não bị phá hủy, hoạt động hô hấp của mang tương ứng sẽ ngừng lại.
Trung khu điều tiết tế bào sắc tố, hay còn gọi là trung khu hoá sáng, nằm ở phần trước của hành não Khi sử dụng dòng điện cảm ứng để kích thích hành não, các tế bào sắc tố màu đen, hồng và vàng sẽ co lại Ngược lại, nếu kích thích ở vị trí dưới trung khu hóa sáng, các tế bào sắc tố sẽ nở ra, dẫn đến việc thân các có màu sẫm hơn.
Trung khu thăng bằng trong hành não đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển sự thăng bằng của cơ thể cá Khi một bên não bị phá hủy, cá sẽ chỉ bơi theo hướng của bên não bị tổn thương do cơ ở bên đó bị giãn ra, trong khi cơ bên kia vẫn co lại Nếu cả hai bên não đều bị phá, cá sẽ mất khả năng thăng bằng, dẫn đến việc ngửa bụng hoặc bơi theo hình vòng tròn.
Não cùng còn là nơi điều khiển hoạt động co bóp tim, hoạt động co giãn của mạch máu
2 Chức năng của não sau (tiểu não)
Sự phát triển của não sau ở cá phụ thuộc vào khả năng vận động của chúng Các loài cá vận động kém, như cá miệng tròn, thường có não sau nhỏ Ngược lại, những loài cá hoạt động nhiều như cá Nhám, cá Trích và cá Tuyết lại có não sau phát triển mạnh.
Não điều khiển hoạt động của các đốt cơ ở thân và vây, giúp duy trì thăng bằng và tư thế của cá Nó cũng điều tiết năng lực hoạt động và sự vận động nhịp nhàng của cơ thể Những loài cá bơi nhanh và hoạt động nhiều thường có não lớn hơn so với những loài ít vận động.
3 Chức năng của não giữa
Não giữa của cá, với phần đáy lớn và phần nắp, đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý thông tin thị giác Dây thần kinh từ não giữa kết nối đến võng mạc mắt, giúp cá phân biệt được các vật thể Phần nắp của não giữa chứa một não nhỏ, chia não giữa thành hai thuỳ, được gọi là thuỳ thị giác.
Tổn thương bề mặt thuỳ thị giác gây rối loạn vận động ở cá, làm cho chúng không thể duy trì tư thế bơi lội bình thường Khi chỉ một thuỳ thị giác bị ảnh hưởng, phần cơ thể đối diện sẽ có hiện tượng lắc lư và phản xạ đồng tử cũng bị suy giảm.
Não trung gian ở cá có kích thước nhỏ và bị não trước che lấp, tập trung các dây thần kinh đến cơ quan thụ cảm, đồng thời có trung tâm kích thích màu da Chức năng của não trung gian ảnh hưởng rõ rệt đến tế bào sắc tố, làm cá có màu sẫm Ở động vật bậc cao, não trung gian đóng vai trò là trung khu cao cấp sau vỏ đại não Việc phá hủy não trung gian sẽ dẫn đến việc da có màu thẫm hơn.
5 Chức năng của não trước
Não trước của cá liên kết chặt chẽ với cơ quan khứu giác, nơi có trung tâm khứu giác quan trọng Khi não trước bị tổn thương, cá sẽ mất khả năng phản ứng với khứu giác, dẫn đến việc không thể đáp ứng tích cực với các kích thích từ môi trường và không tìm được thức ăn.
Phân biệt thần kinh thực vật với thần kinh động vật
Chỉ tiêu so sánh Hệ TK động vât Hệ TK thực vật
Kích thước sợi thần kinh
Tốc độ dẫn truyền xung thần kinh
Xuất phát từ các phần khác nhau của thần kinh trung ương
Xuất phát từ đốt tuỷ sống Đường đi của sợi thần kinh
Không qua hạch Qua hạch thần kinh (ở 2 bên đốt sống)
Phản xạ có điều kiện
Phản xạ là cơ chế đáp ứng của cơ thể đối với các kích thích từ môi trường bên ngoài và bên trong, giúp cơ thể thích nghi với môi trường sống.
Phản xạ có điều kiện là hoạt động đặc trưng, riêng có của hệ thần kinh cấp cao- vỏ não
Vỏ não của động vật phát triển theo mức độ tiến hóa, với diện tích lớn hơn nhờ vào sự hình thành nhiều nếp gấp Sự đa dạng của các neuron thần kinh trong vỏ não cũng là một yếu tố quan trọng, phản ánh sự phức tạp của chức năng não bộ ở các loài cao cấp.
Cá chưa phát triển vỏ đại não, nhưng não sau của chúng đóng vai trò là cơ quan phản xạ cao cấp Đối với động vật trên cạn, bán cầu não trước đã phát triển thành trung tâm điều khiển các hoạt động phản xạ chính.
Lưỡng cư có hệ thần kinh phát triển chưa hoàn chỉnh, với não sau không còn vai trò là cơ quan phản xạ chính, trong khi bán cầu đại não chưa phát triển đầy đủ, dẫn đến khả năng phản xạ có điều kiện kém hơn so với cá.
2 Phản xạ không điều kiện (PXKDK) và phản xạ có điều kiện (PXCDK)
Phản xạ không điều kiện là loại phản xạ cơ bản nhất ở động vật bậc cao và con người, được hình thành qua quá trình tiến hóa Đây là loại phản xạ có đường đi cố định, không cần rèn luyện hay học tập, và được di truyền cho các thế hệ sau.
Phản xạ có điều kiện là những phản xạ được hình thành qua quá trình học tập và rèn luyện trong suốt cuộc sống Sự thay đổi trong điều kiện sống có thể dẫn đến sự điều chỉnh tương ứng của các phản xạ này.
So sánh PXKDK và PXCDK Đặc điểm so sánh
Nằm trong những phần cấp thấp của hệ TKTU như: tủy sống, hành não, não giữa
Bẩm sinh, sinh ra đã có, là phản xạ đặc trưng của loài
Phản xạ mang tính chất bền vững, tồn tại trong suốt đời sống của cá thể
Phản xạ có tính chất cá thể
Phản xạ không bền vững, khi KTKDK không được duy trì củng cố thì PXCKD dần mất đi Tác nhân của phản xạ
Xác định đối với mỗi phản xạ: thức ăn => niêm mạc miệng => tiết nước bọt
Không xác định, ví dụ PXCĐK tiết nước bọt ở chó có thể thành lập bằng dùng tiếng chuông, ánh sáng hay bất kỳ kích thích nào khác
Có sẵn và tồn tại suốt đời cá thể
Hình thành trong quá trình sống trên cơ sở đường liên hệ tạm thời trong vỏ não
Cung phản xạ không cố định vĩnh viễn mà có thể thay đổi theo điều kiện sống
3 Cơ chế hình thành PXCDK a Cơ chế kinh điển của Paplop
PXCĐK được hình thành từ sự kết nối tạm thời giữa hai điểm hưng phấn trong vỏ não, nhờ vào sự tác động của một kích thích có điều kiện và một kích thích không điều kiện.
Khi hai điểm hưng phấn xuất hiện đồng thời trên vỏ não, chúng có xu hướng liên kết với nhau Quá trình hưng phấn tại mỗi điểm lan tỏa và tạo ra một đường liên lạc tạm thời giữa hai điểm này.
Điểm hưng phấn mạnh hơn sẽ trở thành điểm ưu thế, có khả năng thu hút sóng hưng phấn từ điểm yếu hơn khi hai điểm gặp nhau Sự lặp lại này sẽ hình thành một đường liên lạc tạm thời giữa hai điểm hưng phấn.
3 Đường liên lạc tạm thời hình thành ở vỏ não là cơ sở thành lập PXCĐK b Bản chất phân tử của liên lạc tạm thời
Liên hệ tạm thời không chỉ đơn thuần là cầu nối giữa hai vùng hưng phấn của vỏ não, mà còn là mối liên hệ nội bào tồn tại ngay trong một tế bào thần kinh.
Khi có hưng phấn, xung thần kinh của nơron hướng tâm đến màng trước xinap kích thích giải phóng các chất môi giới hóa học (axetylcholin hoặc adrenalin)
Màng sau của xinap thuộc sợi nhánh của nơron sau có những điểm tiếp nhận chất môi giới đó Những chất tiếp nhận có bản chất là protein
Trong PXKĐK thì chất môi giới và chất tiếp nhận là sẵn có hay mối liên hệ là có sẵn
Trong PXCĐK, sự kết hợp giữa kích thích có điều kiện và kích thích không điều kiện diễn ra nhiều lần, dẫn đến sự tổng hợp của chất môi giới và chất tiếp nhận mới.
Chất tiếp nhận là protein, và quá trình tổng hợp protein phụ thuộc vào hoạt động của gen cùng với ARN thông tin (mARN) mARN giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì mối liên hệ giữa protein tiếp nhận và chất môi giới, tạo nên cơ sở phân tử cho sự hình thành PXCĐK và cơ chế ghi nhớ.
4 Điều kiện để thành lập PXCĐK Để thành lập được PXCĐK phải đảm bảo các điều kiện sau đây:
- Kết hợp kích thích CDK và kích thích KDK nhiều lần và thường xuyên (củng cố PXCĐK)
KTCDK xảy ra trước KTKDK giúp PXCĐK được thành lập một cách dễ dàng, nhanh chóng và chắc chắn Khi hai kích thích xảy ra đồng thời, PXCĐK vẫn có thể hình thành nhưng quá trình này sẽ chậm hơn, khó khăn hơn và kém chắc chắn Ngược lại, nếu KTKDK xảy ra trước KTCDK, PXCĐK sẽ không thể được thành lập.
Mức hưng phấn từ kích thích KDK cần phải mạnh hơn so với kích thích CDK để hình thành phản xạ có điều kiện tiết nước bọt Để đạt được điều này, chó phải ở trạng thái đói và thức ăn phải ngon, hấp dẫn để kích thích mạnh mẽ trung khu ăn trong vỏ não, trong khi tiếng chuông reo chỉ cần ở mức vừa phải, tạo ra hưng phấn yếu hơn cho vỏ não.
- Vỏ não phải toàn vẹn, hệ thần kinh con vật ở trạng thái bình thường
- Tiến hành thí nghiệm trong môi trường yên tĩnh
5 Ý nghĩa sinh học của phản xạ có điều kiện
Trong quá trình hình thành phản xạ có điều kiện, tác nhân kích thích có điều kiện phải xuất hiện trước tác nhân kích thích không điều kiện Kích thích có điều kiện đóng vai trò như tín hiệu thay thế cho kích thích không điều kiện, dẫn đến phản ứng có tính phản xạ đặc trưng của cơ thể.
Nhờ có phản xạ có điều kiện mà động vật tồn tại phát triển thích ứng với sự thay đổi không ngừng của điều kiện môi trường
SINH LÝ CẢM GIẢC
Cảm giác thị giác
1 Cấu tạo mắt cá và động vật nói chung
Mắt là cơ quan thị giác của động vật, thường có hình bầu dục ở cá Cấu trúc bên trong mắt được tạo thành từ ba lớp màng: củng mạc, mạch mạc và võng mạc Đối với cá sụn và cá sụn vẩy xương như cá tầm, củng mạc được hình thành từ chất sụn.
Giác mạc của cá được hình thành từ 24 xương chất xơ, với phần củng mạc ở phía trước tạo nên sự trong suốt Đặc điểm của giác mạc cá là tương đối dẹp, và mắt cá nằm ở hai bên đầu, giúp cá dễ dàng di chuyển trong nước và tránh được tổn thương do ma sát.
Bên trong củng mạc, mạch mạc chứa nhiều mạch máu và sắc tố, kéo dài về phía trước để hình thành mống mạc, với đồng tử nằm ở giữa Đặc biệt, ở một số loài cá, đồng tử không có khả năng co lại do thiếu cơ.
Võng mạc là lớp trong cùng của mắt, đóng vai trò quan trọng trong việc nhận ánh sáng và tạo ra cảm giác thị giác Nó được cấu tạo từ nhiều lớp tế bào thần kinh, bao gồm các tế bào cảm quang hình chóp và hình trụ.
Bên trong mắt, thủy tinh thể hay con ngươi được hình thành từ các tế bào trong suốt, không màu, không có thần kinh và mạch máu, thường có hình cầu Giữa các mạc và thủy tinh thể là khoảng không chứa chất dịch trong suốt có khả năng phản quang Khoảng không giữa thủy tinh thể và võng mạc được lấp đầy bởi thủy dịch, một chất keo có độ quánh cao giúp cố định vị trí của võng mạc.
2 Chức năng của võng mạc Đặc điểm cấu tạo của võng mạc: võng mạc mắt cá gồm 4 lớp do những đám tế bào phức tạp tạo thành
Lớp tế bào thượng bì sắc tố nối tiếp với mạch lạc có tác dụng tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng
Lớp tế bào hình trụ và hình chóp
Lớp tế bào thần kinh có các sợi liên lạc với nhau
Lớp tế bào thần kinh có các sợi trục hợp lại với nhau tạo thành thần kinh thị giác nối với não
Tế bào hình trụ và tế bào hình chóp đóng vai trò quan trọng trong việc tiếp nhận ánh sáng Khi ánh sáng chiếu vào mắt, tế bào hình chóp nằm ở khu vực sáng, gần lớp ngoài, tiếp nhận ánh sáng, trong khi tế bào hình trụ bị bao bọc bởi các tế bào sắc tố Khi ánh sáng vào võng mạc, nó tác động chủ yếu đến tế bào hình chóp Ngược lại, trong bóng tối, tế bào sắc tố quay quanh nhân và tế bào hình trụ di chuyển gần màng phía trước Mặc dù tế bào hình chóp không bị bao bọc, nhưng chỉ ánh sáng có cường độ mạnh mới có thể kích thích tế bào hình chóp hoạt động.
3 Tác động quang hoá của võng mạc
Quá trình cảm quang của võng mạc chủ yếu là một quá trình hoá học
Khi ánh sáng tác động lên các tế bào cảm giác của võng mạc, các chất nhạy sáng trong tế bào hình trụ và hình chóp sẽ bị phân giải hóa học, dẫn đến sự hưng phấn thần kinh và hình thành cảm giác thị giác.
Trong tế bào hình trụ của võng mạc ở động vật có vú và con người, có chứa chất Rhodopsin, trong khi ở cá, chất này được gọi là Porphyropsin, một loại màu thị giác Chất này có khả năng hấp thụ mạnh mẽ các bước sóng trong quang phổ xanh và lục.
Rhodopsin và Porphyrospin khi tiếp xúc với ánh sáng sẽ bị phân giải thành Opsin và Retinal (Vitamin A) qua quá trình quang hóa Ngược lại, trong điều kiện bóng tối, chúng sẽ được tổng hợp trở lại thành Rhodopsin và Porphyropsin.
Cảm giác màu sắc được tạo ra từ sự kích thích của ánh sáng có bước sóng khác nhau trong quang phổ Màu sắc có thể được phân thành hai loại: có màu và không màu Các màu không có màu chỉ bao gồm sáng và tối, ví dụ như đen, trắng và xám Sự khác biệt giữa các màu sắc này nằm ở lượng ánh sáng phản xạ, tức là độ sáng của chúng.
Mắt cá có thuỷ tinh thể tương đối lớn, hình cầu nên cá không những có khả năng nhìn thẳng mà còn tiếp thu được ánh sáng chéo
Mắt cá cận thị chỉ có khả năng nhìn thấy các vật thể ở khoảng cách gần do thủy tinh thể không đàn hồi Điều này giúp cá thích nghi với môi trường sống dưới nước, nơi ánh sáng khó xuyên qua Cá có thể nhìn thấy các vật thể ở khoảng cách tối đa là 10 mét.
12 m, do có khả năng điều tiết khoảng cách giữa võng mạc và thuỷ tinh thể
Cá có khả năng nhìn thấy các vật thể trên mặt nước nhờ vào hiện tượng khúc xạ ánh sáng, điều này cho phép chúng nhận diện những vật thể này một cách rõ ràng.
Vùng nhìn của mỗi mắt cá được gọi là vùng nhìn đơn, trong khi phạm vi nhìn thấy của cả hai mắt được gọi là vùng nhìn kép Cá có thể nhìn thấy rõ ràng các vật thể trong vùng nhìn kép, và độ rộng của vùng nhìn kép phụ thuộc vào hình dạng đầu cá, vị trí mắt cá và mức độ hoạt động của mắt trong khoang mắt.
Cá có khả năng phân biệt được màu sắc
Mắt cá có sự thích nghi đặc biệt khi sống ở độ sâu dưới 500 m; cá sống càng sâu thì mắt càng phát triển để thích ứng với ánh sáng yếu Tuy nhiên, ở độ sâu lớn hơn 500 m, mắt cá có xu hướng thoái hóa hoặc tiêu biến nếu chúng không di chuyển lên tầng nước trên.
Cá sống ở độ sâu dưới 300m có hai loại tế bào trong võng mạc là tế bào hình chóp và hình trụ, cho phép chúng cảm nhận màu sắc Ngược lại, cá sống ở độ sâu trên 300m chỉ có tế bào hình trụ, dẫn đến việc chúng không có khả năng cảm nhận màu sắc.
Hệ thống đường bên, thính giác và thăng bằng của cá
1 Cơ quan cảm giác đường bên Đường bên là một loại cơ quan cảm giác đặc biệt chỉ có ở cá và động vật thủy sinh nói chung, do cơ quan cảm giác của da phát triển đến mức cao mà thành
Cơ quan cảm thụ nguyên thuỷ cuả đường bên là những chồi cảm giác phân tán, đầu lộ ra ngoài cơ thể
Có thể quan sát được rất rõ ràng các chồi cảm giác này ở cá mới nở
Trong quá trình phát triển, các chồi cảm giác của cá dần chìm xuống rãnh và được kết nối với nhau qua một hệ thống ống dài chứa dịch lympho Khi nước chảy tác động lên thân cá, nó gây chấn động dịch lympho trong ống, làm kích thích đỉnh chồi cảm giác và biến đổi dòng nước thành xung động Những xung động này sau đó được truyền qua sợi thần kinh cảm giác hướng tâm đến trung khu thần kinh.
Chức năng của đường bên
Việc xác định vị trí và dòng chảy của nước chỉ dựa vào thị giác trong môi trường nước là không đủ chính xác Cá sử dụng đường bên phối hợp với thị giác để nhận diện chính xác các vật thể ở xa, điều này mang lại ý nghĩa sinh học quan trọng.
Ví dụ một con mồi (cá chết) gần một con cá Esox bị mù và đói, cá này sẽ phát hiện và đớp mồi ngay
Nếu di động mồi cũng gây phản ứng bắt mồi của cá Esox mù đó
Đường bên là cơ quan cảm giác quan trọng của cá, giúp cá dữ xác định vị trí của mồi và cá hiền tránh kẻ thù Ngoài ra, đường bên còn cảm nhận được chấn động từ gió, đá rơi xuống nước và dòng chảy từ bờ.
Cá sống ở sông dựa vào đường bên với tác dụng của dòng chảy để xác định phương hướng bơi lội
Cá biển sống ở khu vực có thuỷ triều cũng dựa vào đường bên để xác định phương hướng
Sự phát triển của đường bên liên quan mật thiết đến tập tính sống và môi trường sống cuả cá
Thường những loài cá sống nơi nước chảy và hiếu động thì đường bên phát triển
Cá chép và cá diếc có thể phân biệt được phương hướng chấn động trong nước nhờ tác động hỗ trợ của đường bên
Cấu tạo tai trong của cá
Cá chỉ có tai trong nghĩa là chỉ có bộ phận màng mê lộ
Tai trong của cá chủ yếu đóng vai trò là cơ quan thăng bằng, với chức năng thính giác không đáng kể Nó có nguồn gốc từ đường bên của cá và không có cấu trúc hốc tai như ở động vật bậc cao.
Ba ống bán khuyên của tai trong nằm thẳng góc với nhau trong một mặt phẳng không gian, bên trong chứa đầy dịch limpho và đều thông với túi bầu dục.
Mút cuối thần kinh cảm giác nằm ở khu vực Ampula của ống bán khuyên, giúp điều tiết thăng bằng cho cá Khi thân cá xoay, dịch limpho trong ống bán khuyên lưu động và tác động lên chồi cảm giác, kích thích mút cuối thần kinh, tạo ra xung động thần kinh.
Khi cá vận động thẳng đứng với tốc độ nhanh, ống bán khuyên cũng có tác dụng đối với sự điều tiết thăng bằng của cơ thể
Phần dưới của tai trong bao gồm túi tròn và túi hình chai, có vai trò chủ yếu trong thính giác Khi sóng âm thanh đến, nó làm chấn động đá tai (nhĩ thạch), kích thích tế bào cảm giác ở Ampula, từ đó tạo ra xung động thần kinh và truyền vào trung tâm thính giác của hệ thần kinh trung ương Đặc biệt, ở bộ các chép, tai trong được kết nối với bong bóng thông qua cơ quan Weber Các nghiên cứu cho thấy các loài cá trong bộ này có khả năng nghe được các chấn động với tần số từ 7.000 đến 10.000 lần/giây.
Sinh lý vị giác của cá
Có thể phân biệt được vị ngọt, chua, đắng, cay Tuy nhiên vị giác của cá phân biệt vị ngọt tốt nhất (tốt hơn của người)
Sinh lý khứu giác của cá
Có 2 lỗ mũi, mỗi lỗ mũi có 2 ngăn: 1 ngăn nước đi vào, 1 ngăn nước đi ra Trong lỗ mũi có cơ mỏng tạo đường gấp nếp để tăng diện tích tiếp xúc Có lông mũi luôn chuyển động
Chức năng: để tìm đàn, bắt mồi, xác định mùi Cá bắt mồi trong tối nên khứu giác phát triển
SINH LÝ MÁU VÀ TUẦN HOÀN
SINH LÝ MÁU
Trong cơ thể động vật, nước chiếm một lượng lớn, tạo nên chất dịch gọi là thể dịch Ở động vật bậc cao, thể dịch chiếm khoảng 70% khối lượng cơ thể, trong khi ở cá, con số này lên tới 80% Phần lớn thể dịch tồn tại trong tế bào, được gọi là thể dịch trong tế bào, chiếm khoảng 45-50% khối lượng cơ thể Phần còn lại nằm ngoài tế bào, bao gồm máu trong hệ thống huyết mạch, dịch gian bào giữa các tế bào, dịch bạch huyết (dịch lympho) và dịch não tuỷ.
Các tế bào của cơ thể hoạt động thông qua dịch ngoài tế bào, nơi mà nước và chất dinh dưỡng được đưa vào máu, sau đó đi qua dịch gian bào đến các tế bào mô Sản phẩm trao đổi chất từ tế bào được thải ra ngoài qua dịch gian bào và huyết tương.
Máu là một tổ chức lỏng trong hệ thống huyết quản, có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển oxy và dinh dưỡng đến các tế bào Những biến đổi trong thành phần máu phản ánh trạng thái sinh lý và hoạt động của tế bào, do đó, tính ổn định của máu là một chỉ số quan trọng về sức khỏe của động vật.
Máu là nguồn gốc của dịch gian bào, dịch bạch huyết
Máu có ảnh hưởng đến sự sống của từng tế bào, từng cơ thể
Trong thành phần máu có bao gồm các chất được tiết ra của các tuyến nội tiết trong cơ thể
II Chức năng sinh lý của máu
Vận chuyển oxy và dinh dưỡng là quá trình thiết yếu giúp cung cấp năng lượng cho tế bào và mô trong cơ thể, đồng thời loại bỏ các sản phẩm thải từ quá trình trao đổi chất.
Điều hòa thân nhiệt là một yếu tố quan trọng đối với động vật đẳng nhiệt Vào mùa hè, mạch ngoại vi giãn nở để tăng cường khả năng thải nhiệt ra môi trường, trong khi vào mùa đông, mạch ngoại vi co lại nhằm giảm thiểu lượng nhiệt mất đi.
- Máu truyền dẫn các hormon góp phần điều tiết chức năng thần kinh - thể dịch đối với cơ thể Cân bằng nội môi: pH, Áp suất thẩm thấu
Bạch cầu và kháng thể trong máu đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn và tiêu diệt vi khuẩn cũng như các vật lạ Ngoài ra, máu còn chứa các kháng thể giúp chống lại độc tố do vi sinh vật gây ra.
* Hai chức năng sau chỉ có ở cá
- Tiêu hoá: bạch cầu không hạt tiết ra ra men tiêu hoá đổ thẳng vào ruột giúp tiêu hoá
- Sinh sản: tạo ra enzim phá vỡ màng pholicun để trứng rơi xuống xoang và chín để đưa ra ngoài
III Lượng máu trong cơ thể
Trong điều kiện bỡnh thường, ẵ lượng mỏu tuần hoàn trong tim và mạch quản, ẵ tớch lại ở cỏc kho chứa mỏu Ở người, gan chứa 20 % số mỏu, lỏ lỏch 16
Lượng máu ở các loài động vật là không giống nhau: ngựa: 9,8 %, chim: 7,7%, thỏ: 5,45 %, lợn: 4,6%, cá khoảng 2-3 % so với trọng lượng cơ thể
Lượng máu ở cá thường thấp hơn so với các loài động vật khác, do năng lượng tiêu hao cho quá trình trao đổi chất của chúng tương đối ít Sự chênh lệch về lượng máu giữa các loài cá cũng khá đáng kể, ví dụ, cá hồi chiếm 1,63% khối lượng cơ thể, trong khi cá chép chiếm 2%.
Lượng máu ở cá phụ thuộc vào lối sống và trạng thái sinh lý của chúng; cá vận động nhiều sẽ có lượng máu cao hơn, trong khi cá ít vận động sẽ có lượng máu thấp hơn.
Máu dự trữ đóng vai trò quan trọng trong việc bổ sung cho lượng máu lưu thông khi cơ thể gặp tình trạng mất máu, lao động kéo dài, sốt, ngạt thở hoặc căng thẳng cảm xúc Sự giảm đột ngột khối lượng máu có thể dẫn đến huyết áp giảm mạnh, gây nguy hiểm cho tính mạng.
IV Thành phần hóa học của máu
Các động vật thủy sản có thành phần máu khác nhau tùy thuộc vào nhóm phân loại Đối với đa số động vật thân mềm, máu có thể không có sắc tố, được gọi là máu trắng Một số động vật thân mềm khác có máu có sắc tố màu xanh do chứa hợp chất đồng hoặc hemocyanin Trong khi đó, một số động vật chân khớp và cá có máu có sắc tố màu đỏ do sự hiện diện của Hemoglobin (Hb).
Máu của cá và động vật có xương sống bậc cao có màu đỏ đục lờ, bao gồm hai thành phần chính: huyết tương và các tế bào máu (huyết cầu).
Huyết cầu gồm: hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu
Huyết tương là một dịch thể màu vàng nhạt, chứa nhiều chất hoà tan quan trọng như protein (bao gồm albumin, globulin, fibrinogen), axit amin, lipit và glucoza Ngoài ra, huyết tương cũng chứa các ion vô cơ như Cl-, K+, Na+, Ca2+, Fe2+ và các sản phẩm trao đổi chất như ure và creatin Khi loại bỏ fibrinogen, huyết tương sẽ trở thành huyết thanh.
Nước chiếm khoảng 80% thành phần của máu, trong khi vật chất khô chỉ chiếm 20% Hàm lượng nước trong huyết tương rất cao, đạt từ 90-92%, trong khi đó trong huyết cầu, tỷ lệ nước chiếm từ 65-68%.
Protein là thành phần chính trong chất khô của huyết tương, với tỷ lệ 7,8% ở người, 2,76 - 3,17% ở cá Chép và 2,66% ở cá Diếc Chức năng của protein bao gồm việc duy trì áp lực thể keo trong máu, giữ nước và ngăn ngừa bệnh phù thũng Hơn nữa, protein huyết tương chủ yếu được tổng hợp tại gan.
Albumin chiếm 60% tổng lượng protein trong cơ thể, với tỷ lệ Albumin/Globulin (A/G) tương đối ổn định: cá chép A/G = 0,64, cá Diếc 0,51, và cá Vược 0,77 Khi có tác nhân lạ như virus, vi khuẩn, nấm hoặc ký sinh trùng xâm nhập, hàm lượng Globulin sẽ tăng, chủ yếu là tăng γ-globulin.
SINH LÝ TUẦN HOÀN
Máu liên tục lưu thông trong cơ thể, đảm bảo quá trình trao đổi chất diễn ra hiệu quả Nhờ vào tuần hoàn máu, các chất dinh dưỡng, oxy và hormone được cung cấp đến các tế bào và cơ quan, đồng thời giúp loại bỏ các sản phẩm thải của quá trình trao đổi chất ra ngoài.
I Cấu tạo và chức năng của tim
Tim của cá xương bao gồm ba bộ phận chính: xoang tĩnh mạch, tâm nhĩ và tâm thất Phần trước tâm thất có bầu động mạch, là phần gốc của động mạch chủ, phình to ra nhưng không phải là bộ phận của tim Giữa các phần của tim có màng van, hoạt động tương tự như tim của động vật bậc cao.
Khối lượng tim: tuỳ thuộc vào loài: cá chép vảy khối lượng tim bằng 0,11% trọng lượng cơ thể, cá Diếc: 0,15%, cá Hồi: 0,13%, cá Thu: 0,31%, cá Chuồn: 2,5%
2 Đặc tính sinh lý của cơ tim a Tính hưng phấn
Hưng phấn là phản ứng của cơ thể trước các kích thích, trong đó cơ tim có khả năng hưng phấn khi tiếp xúc với các yếu tố như nhiệt độ, hóa chất và cơ học.
Tính hưng phấn của cơ tim tuân theo quy luật “tất cả hoặc không gì hết”, nghĩa là khi kích thích dưới ngưỡng, cơ tim không co bóp, còn khi đạt ngưỡng, cơ tim co tối đa và không có sự gia tăng co bóp khi kích thích vượt ngưỡng Sự lan truyền hưng phấn giữa các sợi cơ tim qua cầu nối giúp cơ tim co cùng một lúc, tạo ra hiệu quả co bóp đồng bộ.
Pha trơ tuyệt đối là giai đoạn khi cơ tim không phản ứng với kích điện trong thời kỳ tâm thất co, giúp ngăn ngừa tình trạng co cứng như ở cơ vân Tính chất này của cơ tim là rất quan trọng để duy trì nhịp đập và chức năng tim mạch hiệu quả.
Hưng phấn từ hạch tự động khiến tim co bóp, nhưng khi tim co bóp lại nhận một kích thích ngoại lai, điều này dẫn đến kích thích ngoại lai trở thành kích thích ác tính, khiến cơ tim không thể đáp ứng.
Pha trơ tương đối xảy ra khi tim đáp ứng bằng một co bóp phụ mạnh hơn bình thường, được gọi là co bóp ngoại lệ hay ngoại tâm thu, nếu có kích thích điện trong thời kỳ tâm thất dãn Sau co bóp này, tim sẽ có thời gian nghỉ bù để phục hồi.
Nguyên nhân nghỉ bù là do sự hưng phấn từ hạch tự động gặp thời kỳ không đáp ứng của co bóp ngoại lệ, dẫn đến việc mất một nhịp và bắt vào nhịp sau Tính tự động của tim đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.
Khi tim được lấy ra khỏi cơ thể, nó vẫn có khả năng đập trong một khoảng thời gian nhất định nhờ vào hệ thống thần kinh tự động nằm trong cơ tim.
Hệ thống thần kinh tự động của tim bao gồm:
- Hạch xoang nhĩ: tính hưng phấn cao, là phần chính điều khiển hoạt động tự động của tim
- Hạch nhĩ thất: ở vách liên nhĩ, tự động phụ
Bầu động mạch Máu chảy từ tim đến mang
Tâm nhĩ Xoang tĩnh mạch
- Hệ truyền dẫn: gồm bó Hiss (hai nhánh) và tận cùng sợi Purkinje
- Tim cá có 2-3 trung khu tự động (khởi điểm nhịp tim)
Loại A có ba khởi điểm nhịp tim: một ở xoang tĩnh mạch và ống Cuvier, một ở tâm nhĩ, và một ở giữa tâm nhĩ và tâm thất Ví dụ điển hình cho loại này là cá chình và cá dưa.
Loại B: có 2 khởi điểm nhịp tim, một phân bố ở xoang tĩnh mạch, còn một ở giữa tâm nhĩ và tâm thất VD: cá sụn
Loại C: có 2 khởi điểm nhịp tim, một ở tâm nhĩ và một ở tâm thất, các cá xương (trừ cá chình) thuộc loại này
Tim hoạt động bình thường đảm bảo lượng máu lưu thông bình thường trong hệ mạch, ổn định các chức năng của cơ thể
Chu kỳ đập của tim là quá trình co dãn giúp máu tuần hoàn liên tục Mỗi lần tim co dãn được gọi là một chu kỳ tim đập, bao gồm 5 kỳ và ở động vật cao, thời gian cho mỗi chu kỳ này là khoảng 0.8 giây.
Chu kì tim (chu chuyển tim)
Tâm nhĩ giãn làm giảm áp suất trong tâm nhĩ, giúp máu từ xoang tĩnh mạch chảy vào Khi tâm nhĩ co lại, máu được dồn vào tâm thất, làm tăng áp lực trong tâm thất và đóng van nhĩ thất cùng van lưỡi liềm Khi tâm thất co, áp lực tăng cao mở van lưỡi liềm, cho phép máu chảy vào động mạch để nuôi cơ thể Cuối cùng, máu từ các cơ quan, tế bào trở về xoang tĩnh mạch.
Mỗi chu kỳ tim tương ứng với một nhịp đập, và tần số tim thay đổi tùy theo từng loài cũng như bị ảnh hưởng bởi trạng thái cơ thể và môi trường sống, đặc biệt là lượng oxy có trong môi trường.
4 Điều hòa hoạt động của tim Điều hòa hoạt động của tim nhờ hệ thống thần kinh (bao gồm cả thần kinh tự động) và hệ dịch
- Cơ chế thần kinh điều hòa hoạt động của tim
Khi mối liên hệ thần kinh bị cắt đứt, tim vẫn tự điều hòa bằng cách duy trì sự co bóp phù hợp với trạng thái căng giãn của nó Khi máu vào nhiều hơn, tim co bóp mạnh mẽ hơn để tống máu ra và tần số co bóp cũng tăng lên.
Các xung động thần kinh từ hệ thần kinh trung ương đến tim được truyền qua các sợi giao cảm và phó giao cảm Trong đó, sợi giao cảm có tác dụng tăng cường hoạt động của tim, trong khi sợi phó giao cảm lại làm giảm hoạt động của tim.
- Điều hòa theo cơ chế thể dịch