Bài học

Ôn tập — So sánh dinh dưỡng, tiêu hoá và hô hấp ở động vật

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em hệ thống hoá và vận dụng phối hợp toàn bộ nội dung tiêu hoá (ba bài) và hô hấp (hai bài) đã học trong khoá, để giải thích những tình huống đòi hỏi so sánh nhiều nhóm động vật cùng lúc.

Kiến thức nền cần nhớ

Toàn bộ nội dung bài này chỉ ôn lại năm bài trước (same-grade bridge): các hình thức tiêu hoá theo tiến hoá, tiêu hoá ở thú ăn thịt và thú ăn thực vật, hấp thụ và vai trò của hệ vi sinh vật đường ruột, các bề mặt trao đổi khí, và hô hấp ở cá, chim, thú. Bài ôn tập không đưa thêm khái niệm mới nào.

Khởi động

Một con hổ và một con bò cùng là thú có vú, cùng thở bằng phổi thông khí hai chiều — nhưng đường tiêu hoá của chúng khác nhau hoàn toàn. Một con cá chép và một con bò cùng cần lấy oxygen để sống — nhưng cách chúng lấy oxygen lại khác nhau hoàn toàn. Bài ôn tập này ghép hai câu chuyện đó lại thành một bức tranh chung: các nhóm động vật giải quyết cùng một vấn đề sinh tồn theo những cách khác nhau, tuỳ thức ăn chúng ăn và môi trường chúng sống.

Hệ thống hoá — tiêu hoá

Hình thức tiêu hoá tiến hoá từ nội bào (sinh vật đơn bào), qua ngoại bào trong túi một lỗ (ruột khoang), tới ống tiêu hoá hoàn chỉnh hai lỗ, phân hoá vùng (giun đốt, động vật có xương sống) — chỉ dạng cuối mới cho ăn liên tục. Trong nhóm có ống hoàn chỉnh, chế độ ăn tiếp tục định hình cấu tạo: thú ăn thịt có răng xé cắt và ruột ngắn vì thịt tiêu hoá nhanh, còn thú ăn thực vật có răng nghiền và ruột rất dài — ở nhóm nhai lại còn thêm dạ dày bốn ngăn — để đủ thời gian cho vi sinh vật cộng sinh lên men cellulose. Cuối đường tiêu hoá, ruột non nhân diện tích hấp thụ qua ba lớp cấu trúc nhân liên tiếp — nếp gấp, lông ruột, lông cực nhỏ — trong khi hệ vi sinh vật đường ruột hỗ trợ tiêu hoá, tổng hợp vitamin, và hỗ trợ miễn dịch.

Hệ thống hoá — hô hấp

Một bề mặt trao đổi khí hiệu quả luôn cần diện tích lớn, mỏng, ẩm, và luôn lưu thông — bốn tiêu chí mà da, mang, ống khí, phổi đều đạt được theo bốn cách khác nhau, phù hợp với bốn môi trường sống khác nhau. Trong số đó, mang cá và phổi chim đạt hiệu quả cao nhất nhờ duy trì được chênh lệch nồng độ khí liên tục — dòng chảy ngược chiều ở mang, thông khí một chiều nhờ túi khí ở phổi chim — trong khi phổi thú, thông khí hai chiều, để khí cũ trộn khí mới mỗi nhịp thở nên kém hiệu quả hơn, bù lại bằng diện tích phế nang và mạng mao mạch rất lớn.

Đây là bảng tổng hợp, không đưa thêm khái niệm mới — chỉ sắp xếp lại đúng những cơ chế năm bài trước đã dạy.

Ví dụ

Bảng tổng hợp: so sánh toàn khoá

1
Hãy lập một bảng tổng hợp so sánh các chủ đề đã học trong khoá theo hai mạch: tiêu hoá và hô hấp.

Chủ đề	Đa dạng	Yếu tố quyết định
Hình thức tiêu hoá	Nội bào — túi một lỗ — ống hoàn chỉnh	Số lượng tế bào của cơ thể
Cấu tạo ống tiêu hoá	Răng, ruột, dạ dày khác nhau ở thú ăn thịt và ăn thực vật	Loại thức ăn: có hay không có cellulose
Hấp thụ ở ruột non	Ba lớp cấu trúc nhân diện tích	Nhu cầu hấp thụ đủ dưỡng chất trong không gian hẹp
Bề mặt trao đổi khí	Da, mang, ống khí, phổi	Môi trường sống: ẩm, nước, hay trên cạn
Kiểu thông khí	Ngược chiều, một chiều, hai chiều	Mức hiệu quả cần thiết cho lối sống (ví dụ bay)

| Chủ đề | Đa dạng | Yếu tố quyết định | |---|---|---| | Hình thức tiêu hoá | Nội bào — túi một lỗ — ống hoàn chỉnh | Số lượng tế bào của cơ thể | | Cấu tạo ống tiêu hoá | Răng, ruột, dạ dày khác nhau ở thú ăn thịt và ăn thực vật | Loại thức ăn: có hay không có cellulose | | Hấp thụ ở ruột non | Ba lớp cấu trúc nhân diện tích | Nhu cầu hấp thụ đủ dưỡng chất trong không gian hẹp | | Bề mặt trao đổi khí | Da, mang, ống khí, phổi | Môi trường sống: ẩm, nước, hay trên cạn | | Kiểu thông khí | Ngược chiều, một chiều, hai chiều | Mức hiệu quả cần thiết cho lối sống (ví dụ bay) |

3
Ta có cả năm chủ đề đều chia sẻ cùng một logic: cấu tạo cơ quan không ngẫu nhiên, mà phản ánh trực tiếp một yếu tố quyết định — số tế bào, loại thức ăn, nhu cầu hấp thụ, hoặc môi trường sống.
4
Vậy dinh dưỡng, tiêu hoá và hô hấp ở động vật minh hoạ rõ một nguyên lí chung của Sinh học 11: các nhóm động vật khác nhau giải quyết cùng một vấn đề sinh tồn bằng những cấu trúc khác nhau, và mỗi cấu trúc chỉ hợp lý khi đặt đúng bối cảnh sinh học của nó.

Ví dụ

So sánh tổng hợp bò và cá chép (dạng đề kiểm tra)

1
Một con bò (động vật nhai lại, sống trên cạn, ăn cỏ) và một con cá chép (sống dưới nước, ăn tạp). Hãy giải thích: (a) vì sao bò cần dạ dày bốn ngăn mà cá chép thì không, và (b) vì sao cá chép trao đổi khí qua mang còn bò trao đổi khí qua phổi.
2
Ta có bò ăn cỏ chứa nhiều cellulose, phải dựa vào vi sinh vật cộng sinh lên men trong dạ dày bốn ngăn để tiêu hoá được; cá chép ăn tạp, khẩu phần không đòi hỏi lên men cellulose ở mức tương tự, nên không cần một dạ dày chuyên hoá như vậy. (1)
3
Mặt khác, cá chép sống trong nước — môi trường có mật độ oxygen hoà tan thấp, phù hợp với mang, bề mặt mỏng xoè rộng và duy trì dòng nước liên tục chảy qua. Bò sống trên cạn, nơi không khí giàu oxygen hơn nước nhiều lần, phù hợp với phổi — bề mặt nằm bên trong cơ thể, được bảo vệ khỏi khô. (2)
4
Kết hợp (1) và (2), cả hai khác biệt đều không ngẫu nhiên: khác biệt về dạ dày bắt nguồn từ loại thức ăn, còn khác biệt về bề mặt trao đổi khí bắt nguồn từ môi trường sống. Vậy bò và cá chép minh hoạ đúng nguyên lí chung của khoá học — cấu trúc cơ thể luôn phản ánh thức ăn và môi trường sống của loài.

Sai lầm thường gặp khi ôn tập

Một nhầm lẫn hay gặp khi ôn tập là gộp chung 'phức tạp hơn' với 'hiệu quả hơn trong mọi hoàn cảnh'. Ống tiêu hoá hoàn chỉnh phức tạp hơn túi tiêu hoá một lỗ, và đúng là hiệu quả hơn cho một cơ thể lớn nhiều tế bào — nhưng túi tiêu hoá một lỗ vẫn hoàn toàn phù hợp cho một con thuỷ tức nhỏ bé. Tương tự, thông khí hai chiều ở phổi thú kém hiệu quả hơn thông khí một chiều ở chim về mặt lý thuyết, nhưng vẫn đủ dùng cho phần lớn thú vì diện tích phế nang của chúng đã đủ lớn. Khi so sánh, luôn hỏi 'hiệu quả cho ai, trong hoàn cảnh nào' — không có cấu trúc nào tốt nhất một cách tuyệt đối.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ toàn khoá

Tiêu hoá: nội bào → túi một lỗ → ống hoàn chỉnh phân hoá vùng; trong ống hoàn chỉnh, thức ăn (có hay không cellulose) định hình răng, ruột, dạ dày; ruột non nhân diện tích hấp thụ qua ba lớp cấu trúc, hỗ trợ bởi hệ vi sinh vật đường ruột. Hô hấp: bốn tiêu chí bề mặt hiệu quả (lớn, mỏng, ẩm, lưu thông) được da, mang, ống khí, phổi đáp ứng theo bốn cách; dòng chảy ngược chiều và thông khí một chiều duy trì chênh lệch nồng độ liên tục, hiệu quả hơn thông khí hai chiều.

Khoá học Sinh học 11 tiếp theo chuyển sang một hệ cơ quan khác: tuần hoàn ở động vật — dòng máu mang oxygen và dưỡng chất mà em vừa ôn tập tới từng tế bào trong cơ thể.