Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Hệ tuần hoàn hở và kín
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em phân biệt được hệ tuần hoàn hở và hệ tuần hoàn kín theo ba tiêu chí: áp lực máu, tốc độ máu chảy và khả năng điều chỉnh lượng máu tới từng cơ quan, đồng thời giải thích được vì sao những động vật có xương sống hoạt động mạnh bắt buộc phải có hệ tuần hoàn kín.
Kiến thức nền cần nhớ
Ở lớp 8, trong chủ đề Cơ thể người, em đã học sơ lược hệ tuần hoàn người: tim bơm máu, máu chảy trong mạch máu, mang oxygen và chất dinh dưỡng đi khắp cơ thể (prior-grade review). Bài này lùi lại một bước, so sánh cách máu di chuyển ở người — và ở phần lớn động vật có xương sống — với cách máu di chuyển ở những nhóm động vật khác hẳn, ví dụ côn trùng.
Khởi động
Một con ong đang bay, cánh đập hàng trăm lần mỗi giây, cơ bay tiêu tốn năng lượng rất lớn. Nhưng máu của ong không chảy trong một hệ mạch kín như máu người — nó tràn thẳng vào khoang cơ thể, tắm quanh các cơ quan rồi mới quay lại tim. Một hệ tuần hoàn nghe có vẻ lỏng lẻo như vậy, làm sao đủ sức nuôi một cơ thể bay nhanh đến thế?
Kiến thức trọng tâm
Tất cả hệ tuần hoàn ở động vật đều có ba thành phần chung: dịch tuần hoàn (máu hoặc hỗn hợp máu-dịch mô), tim hoặc cấu trúc tương đương để bơm dịch đó, và hệ thống mạch dẫn. Điều khác nhau giữa các nhóm động vật là dịch đó có luôn ở trong mạch kín hay không, và đó chính là ranh giới giữa hệ tuần hoàn hở và hệ tuần hoàn kín.
Ở hệ tuần hoàn hở — gặp ở phần lớn thân mềm (trừ mực ống và bạch tuộc) và ở chân khớp như côn trùng, tôm, cua — tim bơm dịch tuần hoàn qua một đoạn mạch ngắn rồi đổ thẳng vào xoang cơ thể. Trong xoang này, gọi là khoang máu, dịch tuần hoàn (thường gọi là haemolymph) tiếp xúc trực tiếp với tế bào các cơ quan, trao đổi chất qua đó, rồi chảy chậm trở lại tim qua những lỗ nhỏ có van. Vì dịch không bị giới hạn trong ống dẫn suốt hành trình, áp lực đẩy dịch đi rất thấp và tốc độ chảy chậm.
Ở hệ tuần hoàn kín — gặp ở giun đốt như giun đất, ở mực ống, bạch tuộc, và ở toàn bộ động vật có xương sống — máu luôn nằm trong hệ thống mạch liên tục: động mạch, mao mạch, tĩnh mạch. Trao đổi chất giữa máu và tế bào diễn ra gián tiếp, qua thành mỏng của mao mạch, chứ máu không bao giờ tràn ra ngoài mạch để tiếp xúc trực tiếp với mô. Vì luôn bị giới hạn trong ống có đường kính nhỏ, tim có thể tạo ra áp lực cao hơn hẳn, đẩy máu đi nhanh hơn.
Máu không rời khỏi mạch ở bất kỳ giai đoạn nào — đây chính là đặc điểm cốt lõi phân biệt hệ tuần hoàn kín với hệ tuần hoàn hở.
Khả năng điều chỉnh riêng từng mạch là điểm mấu chốt hay bị bỏ qua khi so hai hệ này. Trong hệ hở, một khi tim bơm dịch ra khoang cơ thể, dịch tràn khắp nơi gần như đồng đều — cơ thể không thể dồn nhiều máu hơn cho cơ đang hoạt động, bớt máu cho ruột đang nghỉ. Trong hệ kín, mỗi mao mạch có cơ vòng riêng, đóng mở độc lập, nên máu có thể dồn về đúng nơi cần mà không cần tăng tổng lượng máu bơm ra.
Ba tiêu chí phân biệt luôn cùng nhau: dịch có ở trong mạch hay không quyết định cả áp lực, tốc độ lẫn khả năng điều chỉnh.
Ví dụ
So sánh hệ tuần hoàn của côn trùng và giun đất
1
Hãy so sánh hệ tuần hoàn của côn trùng và giun đất theo ba tiêu chí: áp lực máu, tốc độ máu chảy, khả năng điều chỉnh lượng máu tới từng cơ quan.
2
Ta có ở côn trùng, dịch tuần hoàn tràn vào khoang cơ thể ngay sau khi rời tim nên áp lực giảm gần về mức của khoang; ở giun đất, máu luôn bị giữ trong mạch hẹp nên áp lực duy trì cao hơn suốt hành trình.
3
Vì áp lực đẩy thấp, dịch tuần hoàn ở côn trùng di chuyển chậm và không theo một chiều cố định trong khoang cơ thể; máu ở giun đất, được đẩy trong ống kín, di chuyển nhanh và luôn theo một chiều nhất định qua các mạch chính.
4
Côn trùng không có mạch riêng dẫn tới từng cơ quan nên không thể ưu tiên máu cho cơ quan cụ thể; giun đất có mạch riêng cho từng vùng cơ thể, có thể co giãn độc lập để phân phối máu theo nhu cầu.
5
Vậy giun đất, nhờ hệ tuần hoàn kín, vượt trội hơn côn trùng về cả áp lực, tốc độ lẫn khả năng điều chỉnh — nhưng điều đó không có nghĩa côn trùng vận chuyển khí kém, vì côn trùng còn có một hệ thống ống khí riêng đảm nhiệm việc đó, không phụ thuộc vào máu.
Ví dụ
Vì sao động vật có xương sống hoạt động mạnh cần hệ tuần hoàn kín (dạng đề kiểm tra)
1
Chim và thú là những động vật có xương sống hoạt động rất mạnh, tiêu tốn nhiều oxygen cho hô hấp tế bào. Hãy giải thích vì sao nhóm động vật này chỉ có thể tồn tại với hệ tuần hoàn kín, không thể có hệ tuần hoàn hở như côn trùng.
2
Ta có hoạt động mạnh đòi hỏi tốc độ trao đổi oxygen và chất dinh dưỡng ở mô cơ rất cao, tức là cần một dòng máu vừa nhanh vừa có thể dồn về đúng nơi đang hoạt động.
3
Hệ tuần hoàn hở chỉ tạo áp lực thấp và không điều chỉnh được lượng máu tới từng cơ quan riêng lẻ, nên tốc độ cung cấp oxygen của nó không theo kịp một cơ thể vận động liên tục ở cường độ cao. (1)
4
Hệ tuần hoàn kín tạo áp lực cao hơn, giữ tốc độ máu nhanh và cho phép co giãn từng mạch để dồn máu về cơ đang hoạt động mạnh — đúng những gì một cơ thể hoạt động mạnh cần. (2)
5
Kết hợp (1) và (2), chỉ hệ tuần hoàn kín mới cung cấp đủ và đúng chỗ lượng oxygen cho một cơ thể hoạt động mạnh — đây là lí do không có động vật có xương sống nào duy trì hệ tuần hoàn hở.
6
Vậy động vật có xương sống hoạt động mạnh bắt buộc có hệ tuần hoàn kín, vì chỉ hệ kín mới tạo đủ áp lực, tốc độ và khả năng điều chỉnh máu mà mức tiêu thụ oxygen cao của chúng đòi hỏi.
Sai lầm thường gặp
Một nhầm lẫn thường gặp là nghĩ hệ tuần hoàn hở đồng nghĩa với vận chuyển khí kém, nên côn trùng chắc phải chậm chạp. Thực ra ở côn trùng, việc vận chuyển oxygen và carbon dioxide không do máu đảm nhiệm mà do một hệ thống ống khí riêng, đưa khí trực tiếp tới từng tế bào qua các lỗ thở trên cơ thể — máu ở côn trùng chủ yếu mang chất dinh dưỡng, hormone và chất thải. Một nhầm lẫn khác là cho rằng hệ hở chỉ tồn tại ở động vật nhỏ; kích thước không phải lí do chính, cách vận chuyển khí mới là lí do.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Hệ tuần hoàn hở: dịch tràn vào khoang cơ thể, áp lực thấp, tốc độ chậm, không điều chỉnh riêng từng cơ quan — gặp ở côn trùng và phần lớn thân mềm. Hệ tuần hoàn kín: máu luôn trong mạch, áp lực cao, tốc độ nhanh, điều chỉnh được từng mạch riêng — gặp ở giun đốt, mực ống, bạch tuộc và mọi động vật có xương sống.
Mọi động vật có xương sống đều có hệ tuần hoàn kín, nhưng bản thân hệ kín cũng không giống nhau giữa các nhóm. Bài sau sẽ theo dõi máu đi qua tim mấy lần trong một vòng tuần hoàn, và vì sao con số đó lại khác nhau giữa cá và động vật sống trên cạn.
Ở lớp 8, trong chủ đề Cơ thể người, em đã học sơ lược hệ tuần hoàn người: tim bơm máu, máu chảy trong mạch máu, mang oxygen và chất dinh dưỡng đi khắp cơ thể (prior-grade review). Bài này lùi lại một bước, so sánh cách máu di chuyển ở người — và ở phần lớn động vật có xương sống — với cách máu di chuyển ở những nhóm động vật khác hẳn, ví dụ côn trùng.
Ở hệ tuần hoàn hở — gặp ở phần lớn thân mềm (trừ mực ống và bạch tuộc) và ở chân khớp như côn trùng, tôm, cua — tim bơm dịch tuần hoàn qua một đoạn mạch ngắn rồi đổ thẳng vào xoang cơ thể. Trong xoang này, gọi là khoang máu, dịch tuần hoàn (thường gọi là haemolymph) tiếp xúc trực tiếp với tế bào các cơ quan, trao đổi chất qua đó, rồi chảy chậm trở lại tim qua những lỗ nhỏ có van. Vì dịch không bị giới hạn trong ống dẫn suốt hành trình, áp lực đẩy dịch đi rất thấp và tốc độ chảy chậm.
Ở hệ tuần hoàn kín — gặp ở giun đốt như giun đất, ở mực ống, bạch tuộc, và ở toàn bộ động vật có xương sống — máu luôn nằm trong hệ thống mạch liên tục: động mạch, mao mạch, tĩnh mạch. Trao đổi chất giữa máu và tế bào diễn ra gián tiếp, qua thành mỏng của mao mạch, chứ máu không bao giờ tràn ra ngoài mạch để tiếp xúc trực tiếp với mô. Vì luôn bị giới hạn trong ống có đường kính nhỏ, tim có thể tạo ra áp lực cao hơn hẳn, đẩy máu đi nhanh hơn.
Khả năng điều chỉnh riêng từng mạch là điểm mấu chốt hay bị bỏ qua khi so hai hệ này. Trong hệ hở, một khi tim bơm dịch ra khoang cơ thể, dịch tràn khắp nơi gần như đồng đều — cơ thể không thể dồn nhiều máu hơn cho cơ đang hoạt động, bớt máu cho ruột đang nghỉ. Trong hệ kín, mỗi mao mạch có cơ vòng riêng, đóng mở độc lập, nên máu có thể dồn về đúng nơi cần mà không cần tăng tổng lượng máu bơm ra.
Một nhầm lẫn thường gặp là nghĩ hệ tuần hoàn hở đồng nghĩa với vận chuyển khí kém, nên côn trùng chắc phải chậm chạp. Thực ra ở côn trùng, việc vận chuyển oxygen và carbon dioxide không do máu đảm nhiệm mà do một hệ thống ống khí riêng, đưa khí trực tiếp tới từng tế bào qua các lỗ thở trên cơ thể — máu ở côn trùng chủ yếu mang chất dinh dưỡng, hormone và chất thải. Một nhầm lẫn khác là cho rằng hệ hở chỉ tồn tại ở động vật nhỏ; kích thước không phải lí do chính, cách vận chuyển khí mới là lí do.