Hệ tuần hoàn là gì? Các dạng hệ tuần hoàn ở động vật?

1. Hệ tuần hoàn là gì? 

Hệ tuần hoàn là hệ cơ quan có chức năng tuần hoàn máu trong cơ thể của hầu hết các động vật. Hệ tuần hoàn vận chuyển chất dinh dưỡng, oxy, cacbon đioxide, hormone, tế bào máu ra và vào các tế bào trong cơ thể để nuôi dưỡng nó và giúp chống lại bệnh tật, ổn định nhiệt độ cơ thể và độ pH, và để duy trì cân bằng nội môi. Bên cạnh đó, hệ tuần hoàn tiếp nhận sản phẩm phân huỷ (chất thải, CO2,..) do tế bào thải ra qua nước mô rồi theo máu đến các cơ quan bài tiết để thải ra ngoài.

Hệ tuần hoàn có vai trò quan trọng trong việc cung cấp oxi và chất dinh dưỡng cho các tế bào và cơ quan, giúp duy trì hoạt động của cơ thể. Nó cũng chịu trách nhiệm vận chuyển các chất thải và carbon dioxide ra khỏi cơ thể. Hệ tuần hoàn bao gồm cả hệ tuần hoàn lớn (tuần hoàn cơ bắp) và hệ tuần hoàn nhỏ (tuần hoàn phổi), mỗi hệ có chức năng riêng của nó trong quá trình tuần hoàn máu.

2. Vai trò chính của hệ tuần hoàn:

– Cung cấp oxi và chất dinh dưỡng: Hệ tuần hoàn đảm bảo rằng máu giàu oxi và chất dinh dưỡng được cung cấp đến các tế bào, mô và cơ quan trong cơ thể. Oxi là cần thiết để tạo năng lượng cho các quá trình sống và chất dinh dưỡng cung cấp các nguyên liệu cần thiết cho sự phát triển và duy trì sự hoạt động của cơ thể.

– Loại bỏ chất thải: Hệ tuần hoàn giúp loại bỏ các chất thải và sản phẩm metabolic khỏi cơ thể. Carbon dioxide, một chất thải của quá trình hô hấp, được đưa vào hệ tuần hoàn và đưa đến phổi để được loại bỏ. Ngoài ra, các chất thải khác như acid uric và các chất độc hại khác cũng được loại bỏ thông qua quá trình lọc máu và chức năng của các cơ quan như thận.

– Duy trì cân bằng nhiệt độ: Hệ tuần hoàn giúp duy trì cân bằng nhiệt độ cơ thể bằng cách điều chỉnh luồng máu đến các khu vực khác nhau của cơ thể. Khi cơ thể quá nóng, máu được dẫn đến các khu vực bề mặt để làm mát. Khi cơ thể quá lạnh, máu được tập trung vào các cơ quan quan trọng để giữ nhiệt.

– Bảo vệ và phục hồi: Hệ tuần hoàn cung cấp các yếu tố bảo vệ như các tế bào miễn dịch và các yếu tố đông máu để giúp bảo vệ cơ thể khỏi nhiễm trùng và thương tổn. Nó cũng đóng vai trò trong việc phục hồi sau khi xảy ra tổn thương, đưa các chất chống vi khuẩn và dưỡng chất đến khu vực bị tổn thương để khôi phục và tái tạo mô.

– Điều chỉnh áp lực máu: Hệ tuần hoàn giúp điều chỉnh áp lực máu trong cơ thể. Áp lực máu được duy trì ổn định để đảm bảo tuần hoàn hiệu quả và cung cấp đủ máu và dưỡng chất cho các cơ quan và mô.

3. Các thành phần chính của Hệ tuần hoàn:

Hệ tuần hoàn bao gồm ba thành phần chính: tim, mạch máu và máu.

Tim là cơ quan trung tâm của hệ tuần hoàn, có nhiệm vụ bơm máu qua hai vòng tuần hoàn: vòng tuần hoàn lớn và vòng tuần hoàn nhỏ. Tim có bốn ngăn: hai ngăn động mạch và hai ngăn tĩnh mạch, được ngăn cách bởi các van tim. Tim có thể điều chỉnh tốc độ và lực bơm máu để phù hợp với nhu cầu của cơ thể. 

Mạch máu là hệ thống ống dẫn máu từ tim đến các mô và cơ quan khác. Mạch máu gồm ba loại: động mạch, tĩnh mạch và mao mạch. Động mạch là ống dẫn máu giàu oxy từ tim đến các cơ quan, trừ động mạch phổi, dẫn máu giàu CO2 từ tim đến phổi. Tĩnh mạch là ống dẫn máu giàu CO2 từ các cơ quan về tim, trừ tĩnh mạch phổi, dẫn máu giàu oxy từ phổi về tim. Mao mạch là những ống nhỏ nhất trong hệ thống mạch máu, nối động mạch và tĩnh mạch lại với nhau. Mao mạch có vai trò trao đổi chất giữa máu và các tế bào.

Máu là chất lỏng sinh học chứa các tế bào máu và huyết tương. Máu có nhiều chức năng quan trọng trong hệ tuần hoàn, như vận chuyển oxy, CO2, dinh dưỡng, hormone, nước và các chất điện giải; duy trì sự cân bằng pH, nhiệt độ và áp suất của cơ thể; bảo vệ cơ thể khỏi các tác nhân gây bệnh; và giúp cầm máu khi bị thương. Máu là dịch vận chuyển các chất trong cơ thể, bao gồm 45% tế bào máu (hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu) và 55% huyết tương (90% nước, 10% các chất khác: vitamin, muối khoáng,…).  Máu gồm hai thành phần chính: tế bào máu và huyết tương. Tế bào máu gồm ba loại: hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu. Huyết tương là phần lỏng của máu, chứa nước, protein, glucose, ion và các chất hòa tan khác.

4. Các dạng hệ thống tuần hoàn:

Các dạng hệ thống Hệ tuần hoàn là các cách sắp xếp khác nhau của các cơ quan có liên quan đến việc vận chuyển máu trong cơ thể của các động vật. 

4.1. Hệ thống tuần hoàn mở:

Hệ tuần hoàn mở là một loại hệ tuần hoàn, trong đó máu không lưu thông liên tục trong mạch máu, mà được bơm vào một khoang chính gọi là khoang cơ thể, bao xung quanh các cơ quan và các mô. Máu ở đây được gọi là tan máu, có chứa các tế bào máu và huyết tương. Sau khi trao đổi chất với các cơ quan và các mô, tan máu được thu thập lại vào tim qua các mạch góp. Hệ tuần hoàn mở có ở đa số thân mềm (như ốc sên, sò, ốc biển…) và chân khớp (như tôm, cua, bọ cánh cứng…). Hệ tuần hoàn này có những ưu điểm và nhược điểm sau:

Ưu điểm:

– Giúp duy trì áp suất thấp trong khoang cơ thể, không gây tổn thương cho các cơ quan nhạy cảm.

– Giúp tiết kiệm năng lượng cho tim, vì tim chỉ cần bơm máu với áp suất thấp.

– Giúp phân bố đồng đều nhiệt độ trong cơ thể.

Nhược điểm:

– Không đảm bảo sự lưu thông nhanh và liên tục của máu, vì máu có thể bị tràn ra khỏi khoang cơ thể hoặc bị tắc nghẽn ở các mạch góp.

– Không đảm bảo sự trao đổi chất hiệu quả giữa máu và các mô, vì máu không tiếp xúc trực tiếp với các mô qua mao mạch.

– Không phù hợp với các động vật có kích thước lớn hoặc có hoạt động cao, vì nhu cầu oxy và chất dinh dưỡng của chúng cao hơn.

4.2. Hệ thống tuần hoàn kín:

Hệ tuần hoàn kín là hệ thống tuần hoàn trong cơ thể, ở đó máu lưu thông liên tục trong mạng lưới mạch máu. Trong hệ tuần hoàn kín thì máu được lưu thông dưới áp lực cao, và do đó, tốc độ chảy của máu sẽ nhanh hơn. Các tế bào của mô không tiếp xúc trực tiếp với máu nhưng tắm trong dịch mô. Hệ tuần hoàn kín có ưu điểm là cho phép điều chỉnh được lượng máu đến các cơ quan khác nhau theo nhu cầu, và giúp duy trì được nhiệt độ cơ thể ổn định. Hệ tuần hoàn kín có ở các loài động vật phức hợp như giun tròn, giun đũa, động vật có xương sống, và một số loài thân mềm như mực ống và bạch tuộc. Hệ tuần hoàn kín gồm có tim, máu và mạch máu (động mạch, tĩnh mạch và mao mạch). 

Ưu điểm:

– Máu chảy trong động mạch dưới áp lực cao, tốc độ máu chảy nhanh, máu đi được xa, điều hòa và phân phối máu đến các cơ quan nhanh. Nhờ vậy đáp ứng được nhu cầu trao đổi khí và trao đổi chất cao .

– Máu không bị trộn lẫn với dịch mô, giữ được thành phần và tính chất của máu.

– Máu có thể chuyển hướng theo nhu cầu của cơ thể nhờ có các van tim và van tĩnh mạch.

Nhược điểm:

– Cần có tim phức tạp hơn để bơm máu với áp lực cao.

– Cần có nhiều máu hơn để duy trì áp lực và lưu lượng máu.

– Có nguy cơ bị tắc nghẽn mạch máu do các khối u, sự đông máu hay các chất béo tích tụ.

4.3. Hệ thống tuần hoàn đơn:

Hệ tuần hoàn đơn là hệ thống tuần hoàn mà máu chỉ đi qua tim một lần trước khi đến các mô của cơ thể. Các loài cá thường có hệ thống tuần hoàn đơn vì chúng có được đệm đỡ từ môi trường xung quanh và thân nhiệt thay đổi theo nhiệt độ môi trường. Trong hệ tuần hoàn đơn, máu từ tim đi ra dưới áp lực thấp và chảy đến mang qua động mạch vào mang. Sau khi được oxi hóa, máu được tập trung vào động mạch ra mang, chúng gom lại để thành một mạch máu lớn duy nhất gọi là động mạch lưng chảy dọc theo thân cá. Các nhánh của động mạch chủ lưng trực tiếp đi đến các cơ quan trong cơ thể. Sau khi được khử oxi, máu được tập trung dưới áp suất thấp vào một khoang chứa máu lớn gọi là xoang tĩnh mạch. Các xoang chứa máu có thể tích lớn, từ đó máu chảy đến tim. Hệ tuần hoàn đơn chỉ thích hợp với các động vật nhỏ và có nhu cầu oxy thấp.

Hệ tuần hoàn đơn có ưu điểm là đơn giản, dễ điều tiết và phù hợp với các động vật sống ở môi trường nước. Tuy nhiên, hệ tuần hoàn đơn cũng có nhược điểm là hiệu quả thấp, máu chảy chậm, áp lực máu giảm nhanh sau khi qua mao mạch phổi hoặc mang, khó đáp ứng nhu cầu trao đổi chất và năng lượng cao của cơ thể.

4.4. Hệ thống tuần hoàn kép:

Hệ tuần hoàn kép là hệ thống tuần hoàn trong đó máu sau khi được oxy hóa sẽ trở lại tim lần thứ hai trước khi được phân phối đến các mô trong cơ thể. Hệ tuần hoàn kép gồm hai vòng tuần hoàn nhỏ hơn là vòng tuần hoàn phổi và vòng tuần hoàn hệ thống.

– Vòng tuần hoàn phổi: Máu sau khi bị khử oxy được đưa vào tâm nhĩ phải ở trong tim, từ đây máu được chuyển sang tâm thất phải và được bơm lên phổi qua động mạch phổi. Ở phổi, máu giải thoát khí CO2 và hấp thụ oxy rồi quay trở lại tim qua tĩnh mạch phổi.

– Vòng tuần hoàn hệ thống: máu chảy dưới áp lực cao từ tâm thất trái qua động mạch chủ để phân phối đi khắp cơ thể. Sau khi trao đổi chất với các tế bào trong mô, máu trở lại tâm nhĩ phải qua tĩnh mạch chủ trên và tĩnh mạch chủ dưới kết thúc vòng tuần hoàn.

Hệ tuần hoàn kép có ưu điểm là duy trì áp suất máu cao và tốc độ dòng chảy nhanh, giúp vận chuyển oxy và chất dinh dưỡng hiệu quả hơn. Hệ tuần hoàn kép có ở các loài động vật có nhiệt độ cơ thể ổn định như bò sát, chim và động vật có vú.

5.  Các dạng hệ tuần hoàn ở động vật:

Các dạng hệ tuần hoàn ở động vật là một chủ đề quan trọng trong sinh học. Hệ tuần hoàn có chức năng vận chuyển các chất cần thiết cho các tế bào và loại bỏ các chất thải. Có hai dạng hệ tuần hoàn chính ở động vật: hệ tuần hoàn hở và hệ tuần hoàn kín.

Hệ tuần hoàn hở có ở đa số động vật thân mềm (như ốc sên, trai) và chân khớp (như côn trùng, tôm). Đặc điểm của hệ tuần hoàn này là máu được tim bơm vào động mạch và sau đó tràn vào khoang cơ thể, tiếp xúc trực tiếp với các cơ quan. Máu sau khi trao đổi chất sẽ quay lại tim qua các mạch góp. Hệ tuần hoàn này có áp suất máu thấp và tốc độ lưu thông máu chậm.

Hệ tuần hoàn kín có ở động vật có xương sống (như cá, bò sát, chim, động vật có vú) và một số động vật thân mềm (như mực ống, bạch tuộc). Đặc điểm của hệ tuần hoàn này là máu luôn lưu thông trong mạch máu, không tiếp xúc trực tiếp với các cơ quan. Máu được tim bơm vào động mạch, rồi qua mao mạch để trao đổi chất với dịch mô, rồi qua tĩnh mạch để trở lại tim. Hệ tuần hoàn này có áp suất máu cao và tốc độ lưu thông máu nhanh.

Hệ tuần hoàn kín có thể là hệ tuần hoàn đơn (một vòng) hay hệ tuần hoàn kép (hai vòng). Hệ tuần hoàn đơn có ở cá, trong đó máu chỉ đi qua tim một lần trong một chu kỳ. Hệ tuần hoàn kép có ở bò sát, chim và động vật có vú, trong đó máu đi qua tim hai lần trong một chu kỳ. Hệ tuần hoàn kép gồm hai vòng: vòng tuần hoàn phổi (đưa máu từ tim qua phổi để lấy oxy) và vòng tuần hoàn cơ thể (đưa máu từ tim qua các cơ quan để nuôi dưỡng).