BÀI 22: SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Ở ĐỘNG VẬT
I. ĐẶC ĐIỂM VÀ CÁC GIAI ĐOẠN SINH TRƯỞNG,
PHÁT TRIỂN
1. Đặc điểm sinh trưởng và phát triển
- Tốc độ sinh trưởng và
phát triển của cơ thể không đều theo thời gian.
+ Có giai đoạn sinh trưởng
rất nhanh, có giai đoạn lại chậm lại.
+ Ở người, giai đoạn phôi
thai và tuổi dậy thì có tốc độ sinh trưởng vượt trội, sau đó chậm lại và ổn định
khi trưởng thành.
- Tốc độ sinh trưởng và
phát triển của các bộ phận khác nhau trong cơ thể diễn ra không giống nhau.
+ Sự thay đổi tỷ lệ các bộ
phận cơ thể rất rõ rệt theo độ tuổi.
+ Ở người, đầu của thai nhi
lúc 2 - 3 tháng tuổi chiếm khoảng 1/2 chiều dài cơ thể, khi mới sinh ra chiếm
1/4 và khi đạt 16 tuổi chỉ còn khoảng 1/7 chiều dài cơ thể.
- Các cơ quan, hệ cơ quan của
phôi thai phát triển ở các thời điểm khác nhau.
+ Ở phôi người, quả tim bắt
đầu đập từ ngày thứ 21 của thai kỳ, trong khi các chi (cẳng chân, cánh tay) và
hệ tiêu hóa chỉ bắt đầu hình thành từ tuần thứ 5 trở đi.
- Thời gian sinh trưởng đạt
kích thước tối đa là khác nhau tùy theo từng loài động vật.
+ Thời gian đạt kích thước
tối đa ở người là khoảng 25 năm, ở lạc đà là khoảng 8 năm.
Ví dụ thực tế:
Trong chăn nuôi lợn (heo) hướng nạc, người nuôi tận dụng giai đoạn sinh trưởng
mạnh mẽ nhất của hệ cơ và xương (từ 2 đến 6 tháng tuổi) để cung cấp khẩu phần
ăn giàu đạm tối ưu. Khi lợn đã đạt độ tuổi bão hòa sinh trưởng (sau 8 tháng tuổi),
tốc độ tích lũy nạc giảm hẳn và chỉ tích lũy mỡ thừa, lúc này người nuôi sẽ xuất
chuồng để tiết kiệm chi phí thức ăn và thu hoạch chất lượng thịt ngon nhất.
2. Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển
- Quá trình sinh trưởng và
phát triển ở động vật đẻ trứng bắt đầu từ khi hợp tử phân bào cho đến khi trưởng
thành, được chia làm hai giai đoạn chính: giai đoạn phôi và giai đoạn hậu phôi.
Ở động vật đẻ con (như thú và người), quá trình này cũng chia làm hai giai đoạn
tương tự (giai đoạn phôi tương ứng với giai đoạn trong tử cung mẹ).
a) Giai đoạn phôi
- Diễn ra trong trứng (ở
ngoài hoặc trong cơ thể mẹ) hoặc trong tử cung của người mẹ.
- Gồm nhiều giai đoạn liên
tiếp: phân cắt, phôi nang, phôi vị và tạo cơ quan.
- Ở người, giai đoạn phát
triển trong tử cung được chia nhỏ hơn: 2 tháng đầu (8 tuần đầu) gọi là giai đoạn
phôi, từ tháng thứ 3 (tuần thứ 9) cho đến khi sinh ra gọi là giai đoạn thai.
Ví dụ thực tế: Việc
siêu âm thai định kỳ cho sản phụ ở các cột mốc quan trọng giúp bác sĩ phát hiện
sớm các bất thường trong quá trình tạo cơ quan của phôi thai. Ví dụ, đo độ mờ
da gáy ở tuần 11 - 13 giúp tầm soát sớm hội chứng Down, phản ánh tính nghiêm ngặt
về thời gian phát triển của các cơ quan trong giai đoạn phôi.
b) Giai đoạn hậu phôi
- Diễn ra sau khi con non
sinh ra hoặc nở ra từ trứng cho đến khi đạt trạng thái trưởng thành.
- Ở giai đoạn này, quá
trình phát triển của con non có thể trải qua biến thái hoặc không qua biến
thái.
- Biến thái
là sự thay đổi đột ngột về hình thái, cấu tạo và sinh lý của động vật sau khi
sinh ra hoặc nở từ trứng ra.
Ví dụ thực tế: Sự
lột xác của tôm hoặc cua sông. Khi lớp vỏ chitin cũ trở nên quá chật chội so với
cơ thể đang lớn lên, chúng phải lột bỏ lớp vỏ cũ này. Trong vài giờ đầu sau khi
lột xác, lớp vỏ mới còn rất mềm, tôm/cua phải ẩn nấp kỹ trong các hang đá để
tránh kẻ thù ăn thịt trước khi lớp vỏ mới tự cứng lại nhờ tích tụ calcium.
II. CÁC HÌNH THỨC PHÁT TRIỂN
- Dựa vào hình thái, cấu tạo
của con non trong giai đoạn hậu phôi, người ta phân chia phát triển ở động vật
thành hai hình thức chính: phát triển không qua biến thái và phát triển qua biến
thái (biến thái hoàn toàn hoặc biến thái không hoàn toàn).
1. Phát triển không qua biến thái
- Là quá trình phát triển
mà con non mới sinh ra hoặc nở ra từ trứng đã có cấu tạo, hình thái tương tự
như con trưởng thành.
- Con non lớn lên chủ yếu
nhờ sự tăng trưởng kích thước và khối lượng cơ thể, hoàn thiện dần các chức
năng sinh lý để trở thành con trưởng thành.
- Gặp ở đa số động vật có
xương sống (thú, chim, bò sát) và một số loài động vật không xương sống.
Ví dụ thực tế: Trẻ
sơ sinh khi chào đời đã có đầy đủ các bộ phận cơ bản giống hệt người lớn như
tay, chân, mắt, mũi. Quá trình phát triển từ 1 tuổi đến 20 tuổi chỉ là sự tăng
trưởng mạnh về chiều cao, cân nặng và hoàn thiện hệ sinh dục khi bước vào tuổi
dậy thì, chứ không hề trải qua một giai đoạn biến đổi hình dạng đột ngột nào để
thành một sinh vật khác.
2. Phát triển qua biến thái
a) Phát triển qua biến thái hoàn toàn
- Là quá trình phát triển
mà ấu trùng có hình thái và cấu tạo rất khác so với con trưởng thành.
- Ấu trùng trải qua nhiều lần
lột xác và phải đi qua một giai đoạn trung gian biến đổi sâu sắc (giai đoạn nhộng)
để trở thành con trưởng thành.
- Gặp ở lưỡng cư (ếch,
nhái) và nhiều loài côn trùng (bướm, ruồi, muỗi, ong,...).
- Sơ đồ vòng đời của bướm:
Trứng → Ấu trùng (Sâu) → Nhộng → Bướm trưởng thành.
Ví dụ thực tế: Sâu
bướm (ấu trùng) có răng sắc nhọn chuyên ăn lá cây phá hoại mùa màng vì hệ tiêu
hóa của chúng có đầy đủ enzyme mạnh để phân giải carbohydrate từ thực vật.
Nhưng khi biến đổi hoàn toàn thành bướm trưởng thành, chúng lại chỉ có vòi hút
để hút mật hoa ngọt vì hệ tiêu hóa lúc này chỉ còn enzyme sucrase tiêu hóa đường
sucrose. Do đó, người nông dân thường tập trung diệt sâu hại ở giai đoạn sâu
non ăn lá chứ không diệt ở giai đoạn bướm.
b) Phát triển qua biến thái không hoàn
toàn
- Là quá trình phát triển
mà ấu trùng phát triển chưa hoàn thiện (ví dụ: châu chấu non chưa có cánh hoặc
cánh rất nhỏ), trải qua nhiều lần lột xác để lớn lên và hoàn thiện dần cấu tạo
để biến thành con trưởng thành.
- Không trải qua giai đoạn
trung gian (giai đoạn nhộng).
- Gặp ở một số loài động vật
chân khớp như châu chấu, cào cào, gián, ve sầu, tôm, cua,...
- Sơ đồ vòng đời của châu
chấu: Trứng → Ấu trùng (qua nhiều lần lột xác) → Châu chấu trưởng thành.
Ví dụ thực tế: Ve
sầu non (ấu trùng) sống dưới lòng đất sâu, đào hang và hút nhựa rễ cây để sinh
trưởng trong nhiều năm. Đến mùa hè, chúng bò lên khỏi mặt đất, bám chặt vào
thân cây lớn và thực hiện lần lột xác cuối cùng để nứt lớp vỏ cũ, hiện ra đôi
cánh dài và cơ thể ve sầu trưởng thành có khả năng bay và phát ra tiếng kêu để
gọi bạn tình.
BẢNG
SO SÁNH CÁC HÌNH THỨC PHÁT TRIỂN Ở ĐỘNG VẬT
|
Tiêu
chí so sánh |
Phát
triển không qua biến thái |
Phát
triển qua biến thái hoàn toàn |
Phát
triển qua biến thái không hoàn toàn |
|
Đặc điểm hình thái của con non (ấu
trùng) |
Tương tự con trưởng thành. |
Rất khác biệt so với con trưởng thành. |
Gần giống con trưởng thành nhưng chưa hoàn thiện (ví
dụ: chưa có cánh). |
|
Giai đoạn nhộng (trung gian) |
Không có. |
Có giai đoạn nhộng để biến đổi sâu sắc toàn bộ cơ thể. |
Không có. |
|
Số lần lột xác của con non |
Không có hiện tượng lột xác để thay đổi hình dạng. |
Lột xác nhiều lần ở giai đoạn ấu trùng trước khi hóa
nhộng. |
Lột xác nhiều lần để cơ thể lớn lên và hoàn thiện cấu
trúc. |
|
Đại diện tiêu biểu |
Người, chó, mèo, chim bồ câu, cá chép... |
Bướm, muỗi, ruồi, ếch nhái... |
Châu chấu, cào cào, gián, ve sầu, tôm... |
III. CÁC YẾU TỐ ÁNH HƯỞNG ĐẾN SINH TRƯỞNG
VÀ PHÁT TRIỂN
1. Các yếu tố bên trong
a) Di truyền
- Hệ gene di truyền của mỗi
loài, mỗi cá thể quyết định tốc độ sinh trưởng và giới hạn kích thước tối đa của
chúng.
- Đây là yếu tố tiên quyết
và đóng vai trò chủ đạo.
Ví dụ thực tế: Giống
lợn ngoại nhập Đại Bạch (Landrace) có đặc điểm di truyền giúp tổng hợp protein
cơ bắp siêu nhanh, đạt trọng lượng lên tới 250 - 300 kg khi trưởng thành. Trong
khi đó, giống lợn ỉ địa phương của Việt Nam dù có được cho ăn cùng một chế độ
dinh dưỡng tối ưu cũng chỉ đạt trọng lượng tối đa khoảng 40 - 50 kg do giới hạn
từ hệ gene di truyền quy định.
b) Hormone
- Ở động vật có xương sống:
+ Hormone sinh trưởng
(GH):
Kích thích phân chia tế bào, tăng kích thước tế bào, thúc đẩy sự phát triển mạnh
mẽ của xương dài.
+ Thyroxine:
Kích thích chuyển hóa vật chất ở tế bào, thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển
bình thường của cơ thể. Ở lưỡng cư, thyroxine trực tiếp gây ra hiện tượng biến
thái từ nòng nọc thành ếch.
+ Estrogen (nữ) và
Testosterone (nam): Kích thích phát triển mạnh các đặc điểm
sinh dục phụ thứ phát và thúc đẩy tốc độ sinh trưởng vượt trội ở tuổi dậy thì.
- Ở động vật không xương sống:
+ Ecdysone:
Kích thích sự lột xác ở sâu bướm, đồng thời thúc đẩy sâu hóa nhộng và hóa bướm.
+ Juvenile:
Phối hợp cùng ecdysone gây lột xác nhưng lại ức chế quá trình hóa nhộng và hóa
bướm (giữ sâu luôn ở trạng thái sâu non).
Ví dụ thực tế:
Hiện tượng "người khổng lồ" (cao trên 2,4 mét) hoặc "người tí
hon" (chỉ cao khoảng 0,8 mét) trong y tế thường bắt nguồn từ các khối u hoặc
suy giảm chức năng của tuyến yên, gây ra sự rối loạn tiết hormone sinh trưởng
GH vượt mức hoặc thiếu hụt nghiêm trọng trong thời thơ ấu.
2. Các yếu tố bên ngoài
a) Thức ăn
- Là yếu tố ảnh hưởng mạnh
mẽ nhất đến tốc độ sinh trưởng và phát triển của động vật.
- Cung cấp nguồn nguyên liệu
(protein, lipid, carbohydrate, khoáng chất...) để xây dựng cấu trúc tế bào và
cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sống.
Ví dụ thực tế:
Trẻ em nếu bị thiếu hụt vitamin D và calcium trong khẩu phần ăn hàng ngày kéo
dài sẽ dẫn đến bệnh còi xương, xương mềm dễ bị cong (chân vòng kiềng) và chiều
cao phát triển rất kém so với bạn bè đồng trang lứa.
b) Nhiệt độ
- Mỗi loài động vật chỉ
sinh trưởng và phát triển tốt nhất trong một khoảng nhiệt độ môi trường thích hợp
(khoảng nhiệt độ tối thích).
- Nhiệt độ quá cao hoặc quá
thấp đều làm suy giảm hoạt tính của enzyme, làm chậm quá trình chuyển hóa và
sinh trưởng của động vật.
Ví dụ thực tế: Cá
rô phi nuôi tại ao hồ Việt Nam sinh trưởng tốt nhất ở nhiệt độ nước từ 30 -
35°C. Khi mùa đông tràn về, nếu nhiệt độ nước giảm xuống dưới 16 - 18°C, cá sẽ
ngừng ăn và ngừng lớn hoàn toàn; nếu nhiệt độ tiếp tục hạ thấp xuống dưới
5.6°C, cá rô phi sẽ bị chết rét hàng loạt.
c) Ánh sáng
- Giúp cơ thể động vật sưởi
ấm (đặc biệt quan trọng với động vật biến nhiệt).
- Tia tử ngoại (UV) có
trong ánh sáng mặt trời giúp chuyển hóa tiền vitamin D dưới da thành vitamin D
hoạt động, hỗ trợ quá trình hấp thu calcium để kiến tạo hệ xương chắc khỏe.
Ví dụ thực tế:
Trẻ sơ sinh thường được các bác sĩ khuyên tắm nắng vào buổi sáng sớm (trước 8
giờ) nhằm tận dụng tia UV yếu để kích hoạt tổng hợp vitamin D3 tự nhiên dưới
da, giúp xương bé phát triển dài ra nhanh chóng, phòng ngừa còi xương và chứng
giật mình khi ngủ do thiếu calcium huyết.
IV. TUỔI DẬY THÌ
- Giai đoạn chuyển tiếp
quan trọng từ trẻ con (thiếu niên) sang người trưởng thành (thanh niên), kéo
dài trung bình khoảng 5 năm.
- Độ tuổi bắt đầu trung
bình: Ở nữ là khoảng 11 tuổi (phổ biến từ 8 - 13 tuổi), ở nam là khoảng 12 tuổi
(phổ biến từ 9 - 14 tuổi).
- Cơ chế kích hoạt: Sự gia
tăng giải phóng hormone testosterone ở nam và estrogen ở nữ từ hệ
trục dưới đồi - tuyến yên - tuyến sinh dục.
- Những biến đổi lớn lao ở
tuổi dậy thì:
+ Biến đổi thể chất:
Chiều cao và cân nặng tăng trưởng nhảy vọt; xuất hiện các đặc điểm sinh dục phụ
thứ phát rõ nét (nam: mọc râu, giọng trầm ồm, cơ bắp phát triển; nữ: ngực phát
triển, hông nở rộng, tích lũy mỡ ở mông và đùi).
+ Biến đổi sinh lý:
Cơ quan sinh dục chính thức hoạt động ổn định; nam bắt đầu sinh tinh và xuất hiện
hiện tượng mộng tinh; nữ bắt đầu rụng trứng và xuất hiện chu kỳ kinh nguyệt.
+ Biến đổi tâm lý, tình cảm:
Xu hướng muốn khẳng định tính độc lập cá nhân, nhạy cảm hơn trước các nhận xét
bên ngoài, bắt đầu xuất hiện những rung động giới tính và tình cảm nam nữ.
Ví dụ thực tế:
Hiện tượng "vỡ giọng" ở các bạn nam tuổi dậy thì (giọng nói đột ngột
trở nên trầm và khàn hơn) thực chất là do hormone testosterone tác động làm cho
sụn thanh quản nở rộng và dây thanh đới dày, dài ra nhanh chóng. Đây là hiện tượng
sinh lý hoàn toàn tự nhiên và lành mạnh, báo hiệu cơ thể đang bước vào giai đoạn
trưởng thành thực thụ.
V. ỨNG DỤNG HIỂU BIẾT VỀ SINH TRƯỞNG VÀ
PHÁT TRIỂN VÀO THỰC TIỄN CUỘC SỐNG
- Xây dựng chế độ ăn thích hợp:
Cung cấp thức ăn phù hợp với từng giai đoạn sinh trưởng của vật nuôi (ví dụ:
cho lợn con ăn thức ăn giàu đạm dễ tiêu hóa; tăng cường calcium và phosphorus
cho gà mái ở giai đoạn đẻ trứng để vỏ trứng dày và chắc).
- Chọn lọc giống tốt:
Lựa chọn và nhân rộng những giống vật nuôi có tốc độ sinh trưởng siêu nhanh,
cho năng suất thịt/trứng/sữa cao (như giống bò lai 3 dòng, lợn ngoại Landrace,
gà siêu trứng).
- Cải tạo môi trường nuôi dưỡng:
Thiết kế chuồng trại thông thoáng, ấm áp vào mùa đông và mát mẻ vào mùa hè để vật
nuôi không hao phí năng lượng chống lạnh/chống nóng; thực hiện tiêm phòng
vaccine đầy đủ để bảo vệ vật nuôi khỏi dịch bệnh.
- Phòng trừ sâu hại nông nghiệp:
Tìm hiểu rõ giai đoạn nhạy cảm nhất trong vòng đời của sâu hại để tiêu diệt hiệu
quả bằng biện pháp sinh học (ví dụ: thả ong mắt đỏ ký sinh tiêu diệt trứng của
sâu cuốn lá; sử dụng chế phẩm sinh học diệt sâu non khi chúng vừa nở từ trứng
ra).
Ví dụ thực tế: Trong
chăn nuôi gà thịt công nghiệp, các trang trại thường duy trì chế độ thắp đèn
chiếu sáng ban đêm ở giai đoạn gà con. Ánh sáng ấm từ đèn kích thích gà con ăn
nhiều hơn vào ban đêm để lớn nhanh vượt trội, đồng thời giúp ổn định thân nhiệt
cho gà con, giúp rút ngắn chu kỳ nuôi thịt xuống chỉ còn từ 38 - 42 ngày là có
thể xuất chuồng.