Hô hấp ở da: đặc điểm và ví dụ về động vật
Hô hấp ở da là một hình thức hô hấp trong đó trao đổi khí xảy ra qua da và không qua phổi hoặc mang. Quá trình này xảy ra chủ yếu ở côn trùng, động vật lưỡng cư, cá, rắn biển, rùa và một số động vật có vú (Jabde, 2005).
Da của những con vật sử dụng hơi thở của da khá đặc biệt. Để cho phép trao đổi khí, nó phải ướt để cả oxy và carbon dioxide có thể tự do đi qua nó.
Các tính năng
Quá trình thở bằng da chỉ được thực hiện qua da. Vì lý do này, hầu hết các động vật có xương sống sử dụng kiểu thở này, da có nhiều mạch máu để tạo điều kiện cho quá trình trao đổi khí.
Sự trao đổi này rất quan trọng ở động vật lưỡng cư và rùa mai mềm, chúng sử dụng các tuyến nhầy để bảo tồn độ ẩm của da (Marshall, 1980).
Một số loài lưỡng cư có nhiều nếp gấp trên da giúp chúng tăng nhịp hô hấp. Con cóc được biết là lấy nước và thở qua da. Chúng có ba hình thức thở: da, phổi và qua niêm mạc miệng. Kiểu thở cuối cùng này được sử dụng nhiều nhất khi chúng ở trạng thái nghỉ ngơi.
Thở bằng da là một kiểu thở không cần phổi để thực hiện. Vì lý do này, có những loài thiếu phổi và vẫn có thể sống sót nhờ sự trao đổi khí được thực hiện qua da.
Có những loài có thể thực hiện cả hô hấp ở da và phổi, tuy nhiên, người ta ước tính rằng ở động vật lưỡng cư, thở bằng da có trách nhiệm lấy 90% oxy cần thiết để sống.
Hô hấp ở da ở các loại động vật khác nhau
Động vật lưỡng cư
Da của tất cả các loài lưỡng cư là cơ quan được sử dụng nhiều nhất để thực hiện quá trình hô hấp. Một số loài chỉ phụ thuộc vào hô hấp da để tồn tại.
Đây là trường hợp của loài kỳ nhông bị mất tiếng thuộc họ Plethodontidae. Họ lưỡng cư này hoàn toàn thiếu phổi, tuy nhiên, nó là nhóm nhiều loài kỳ nhông nhất trên thế giới. (Zahn, 2012)
Trong khi động vật lưỡng cư chìm hoàn toàn trong nước, quá trình hô hấp da diễn ra qua da của chúng. Đây là một màng xốp thông qua đó không khí lan truyền giữa các mạch máu và mọi thứ xung quanh chúng.
Mặc dù hô hấp ở da là chủ yếu ở động vật lưỡng cư, nhưng nó chỉ giúp những con cóc sống sót trong mùa lạnh.
Thở bằng da đòi hỏi độ ẩm liên tục trên bề mặt da. Khi những con cóc ra khỏi nước, các tuyến chất nhầy trên da tiếp tục làm ướt nó, điều này cho phép một quá trình hấp thụ oxy từ không khí diễn ra.
Có một số trường hợp đặc biệt trong hơi thở của động vật lưỡng cư. Ví dụ, nòng nọc, thở qua mang và cóc của sa mạc, có xu hướng có làn da khô, khiến hô hấp ở da không thể thực hiện được (Bosch, 2016).
Bò sát
Các vảy bao phủ cơ thể của các loài bò sát ngăn ngừa, trong hầu hết các trường hợp, một quá trình thở da xảy ra. Tuy nhiên, có khả năng thực hiện trao đổi khí giữa các vảy hoặc các khu vực nơi mật độ của vảy thấp hơn.
Trong thời kỳ ngủ đông dưới nước, một số loài rùa phụ thuộc vào hơi thở của da xung quanh cloaca để tồn tại.
Tương tự, có những loài rắn biển chiếm khoảng 30% lượng oxy chúng cần qua da. Điều này trở nên thiết yếu khi họ cần lặn dưới nước.
Đối với rắn biển có thể thực hiện quá trình này bằng cách giảm cường độ mà máu tưới cho phổi và tăng lượng máu cung cấp trong mao mạch của da. Vì lý do này, da của rắn đôi khi có thể xuất hiện màu hồng. (Feder & Burggren, 1985)
Động vật có vú
Động vật có vú được biết đến là loài sinh vật nội nhiệt hoặc "máu nóng". Chúng thường có nhu cầu trao đổi chất cao hơn động vật có xương sống tỏa nhiệt hay còn gọi là động vật "máu lạnh".
Tương tự, da của động vật có vú dày hơn và không thấm nước hơn so với các loài động vật có xương sống khác, gây cản trở rất lớn cho da là cơ quan được sử dụng để thực hiện quá trình trao đổi khí.
Tuy nhiên, hô hấp da ở động vật có vú tồn tại, nhưng nó xảy ra với tỷ lệ nhỏ hơn. Một ví dụ là dơi, chúng lấy oxy qua các màng có mạch máu cao nằm trên cánh của chúng. Dơi có thể lấy khoảng 12% oxy mà chúng cần thông qua đôi cánh của chúng.
Con người là một trong những loài động vật có vú lấy ít oxy nhất từ không khí qua da. Một con người có thể lấy trung bình từ 1% đến 2% oxy từ không khí, điều này không thể đảm bảo sự tồn tại của họ (Ernstene & ROL, 1932).
Côn trùng
Ở côn trùng, trao đổi khí qua da có xu hướng hào phóng, nhưng nó không đại diện cho nguồn hấp thụ oxy chính.
Hầu hết các loài côn trùng lấy oxy và giải phóng carbon dioxide thông qua một mô được gọi là lớp biểu bì, nằm ở phần ngoài cùng của lớp biểu bì của động vật không xương sống.
Có một số gia đình côn trùng không có hệ hô hấp xác định, vì vậy chúng phụ thuộc hoàn toàn vào hô hấp da để vận chuyển tan máu (tương tự như máu ở côn trùng) từ bề mặt cơ thể đến các mô bên trong.
Hầu hết các loài côn trùng trên cạn sử dụng hệ thống khí quản để thực hiện trao đổi khí. Tuy nhiên, ở côn trùng thủy sinh và nội sinh, hô hấp ở da là rất quan trọng, vì hệ thống khí quản của chúng không thể tự cung cấp oxy cần thiết (Chapman, 1998).
Cá
Hô hấp qua da diễn ra ở các loài cá biển và nước ngọt khác nhau. Đối với thở thủy sinh, cá chủ yếu yêu cầu sử dụng mang.
Tuy nhiên, hô hấp da chiếm từ 5% đến 40% tổng lượng oxy của nước, mặc dù tất cả điều này phụ thuộc vào loài và nhiệt độ của môi trường.
Hô hấp da quan trọng hơn ở những loài lấy oxy từ không khí, chẳng hạn như cá nhảy hoặc cá san hô. Ở những loài này, sự hấp thụ oxy qua da chiếm 50% tổng hô hấp.
