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 và phát triển nhanh, có giai đoạn chậm, có giai đoạn sinh trưởng. Ví dụ: Ở người, giai đoạn từ khi sinh ra đến trước tuổi dậy thì chủ yếu sinh trưởng. Đến giai đoạn dậy thì tốc độ sinh trưởng và phát triển tăng lên rõ rệt, hình thành các đặc điểm sinh dục thứ phát.

- Tốc độ sinh trưởng và phát triển của các phần khác nhau của cơ thể diễn ra không giống nhau. Ví dụ: Ở người, đầu của thai nhi lúc 2 – 3 tháng tuổi dài gần bằng 1/2 chiều dài cơ thể, khi mới sinh ra bằng 1/4 và đến 16 tuổi chỉ còn bằng 1/7 chiều dài cơ thể.

- Các cơ quan, hệ cơ quan của phôi thai cũng phát triển theo thời gian khác nhau. Ví dụ: Ở người, tim bắt đầu đập vào ngày thứ 21 của thai kì; cẳng chân, cánh tay, hệ tiêu hoá bắt đầu hình thành vào tuần thứ năm,...

- Thời gian sinh trưởng và phát triển đạt đến kích thước tối đa (chiều cao hoặc chiều dài) là khác nhau ở các loài động vật. Ví dụ: Thời gian lớn lên của con người là khoảng 25 năm, cao tối đa khoảng 2 m; lạc đà lớn lên và đạt kích thước tối đa sau khoảng 8 năm,...

2. Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển

- Quá trình sinh trưởng và phát triển của động vật đẻ trứng bắt đầu từ khi hợp tử phân bào cho đến giai đoạn trưởng thành được chia làm hai giai đoạn: giai đoạn phôi và giai đoạn hậu phôi.

- Ở động vật đẻ con như Thú và người, quá trình sinh trưởng và phát triển được chia làm giai đoạn phôi thai và giai đoạn sau sinh. Giai đoạn phôi thai tương ứng với giai đoạn phôi, giai đoạn sau sinh tương ứng với giai đoạn hậu phối.

a) Giai đoạn phôi

- Giai đoạn phôi diễn ra trong trứng ở bên trong và bên ngoài cơ thể mẹ hoặc chỉ bên ngoài cơ thể mẹ (ở động vật thụ tinh ngoài). Giai đoạn phôi gồm nhiều giai đoạn kế tiếp nhau: phân cắt phôi nang, phôi vị, tạo cơ quan.

- Ở người, giai đoạn phôi thai diễn ra trong tử cung (dạ con) người mẹ. Hai tháng đầu (8 tuần) gọi là giai đoạn phôi. Từ tháng thứ ba (từ tuần thứ chín) cho đến khi sinh ra gọi là giai đoạn thai (H 22.1).

b) Giai đoạn hậu phôi

- Giai đoạn hậu phối là giai đoạn con non (nở từ trứng ra hoặc mới sinh ra) phát triển thành con trưởng thành. Ở giai đoạn hậu phôi, quá trình phát triển của con non có thể trải qua biến thái hoặc không qua biến thái.

- Biến thái là sự thay đổi về hình thái và cấu tạo của động vật sau khi sinh ra hoặc nở từ trứng ra.

II. CÁC HÌNH THỨC PHÁT TRIỂN

Dựa vào hình thái, cấu tạo của con non trong giai đoạn phát triển thành con trưởng thành, người ta phân biệt hai hình thức (kiểu) phát triển: phát triển không qua biến thái và phát triển qua biến thái. Phát triển qua biến thái có thể là hoàn toàn hoặc không hoàn toàn. Sơ đồ dưới đây thể hiện các hình thức phát triển ở động vật:

1. Phát triển không qua biến thái

- Phát triển không qua biến thái là quá trình phát triển trong đó con non mới nở từ trứng ra hoặc mới sinh ra đã có cấu tạo giống con trưởng thành. Ví dụ: Trẻ em mới sinh ra và trẻ em ở các độ tuổi tiếp theo đều có đặc điểm cấu tạo tương tự người trưởng thành (H 22.2).

- Phát triển không qua biến thái gặp ở đa số động vật có xương sống và một số loài động vật không xương sống.

2. Phát triển qua biến thái

a) Phát triển qua biến thái hoàn toàn

- Phát triển qua biến thái hoàn toàn là quá trình phát triển mà ấu trùng có hình thái và cấu tạo rất khác với con trưởng thành.

- Ví dụ:

+ Sâu bướm có đặc điểm hình thái và cấu tạo rất khác với bướm. Sâu bướm trải qua nhiều lần lột xác và biến đổi thành nhộng, sau đó thành bướm (H 22.3a). Nhộng là giai đoạn biến đổi gần như toàn bộ cơ thể. Các mô, các cơ quan cũ của sâu tiêu biến đi, đồng thời các mô, các cơ quan mới hình thành. Vì vậy, bướm chui ra từ kén có hình dạng và cấu tạo khác hẳn với sâu bướm. Giai đoạn nhộng giúp ấu trùng bướm trải qua điều kiện môi trường sống khó khăn như lạnh giá, thiếu thức ăn,...

+ Hầu hết bướm trưởng thành sống bằng mật hoa, trong ống tiêu hoá chỉ có enzyme sucrase tiêu hoá đường sucrose. Trong khi đó sâu bướm ăn lá cây, trong ống tiêu hoá của sâu có các enzyme thuỷ phân protein, lipid và carbohydrate thành các chất dễ hấp thụ như đường đơn, acid béo, glycerin và amino acid.

- Phát triển qua biến thái hoàn toàn gặp ở lưỡng cư và nhiều loài côn trùng.

b) Phát triển qua biến thái không hoàn toàn

- Biến thái không hoàn toàn là quá trình phát triển mà ấu trùng phát triển chưa hoàn thiện, trải qua nhiều lần lột xác, ấu trùng biến đổi thành con trưởng thành.

- Ví dụ: Ấu trùng châu chấu chui từ trứng ra có cơ thể phát triển chưa hoàn thiện (chưa có cánh,..). Ấu trùng trải qua nhiều lần lột xác (khoảng 4 – 5 lần). Sau mỗi lần lột xác, ấu trùng lớn lên rất nhanh, càng giống con trưởng thành và cuối cùng phát triển thành con trưởng thành (H 22.3b). Sự khác biệt về hình thái và cấu tạo của con non giữa các lần lột xác kế tiếp nhau rất nhỏ.

- Nhiều loại ấu trùng cũng ăn lá cây như bố mẹ chúng. Các enzyme trong ống tiêu hóa thuỷ phân protein, lipid và carbohydrate thành đường đơn, acid béo, glycerin và amino acid. Phát triển qua biến thái không hoàn toàn gặp ở một số loài động vật chân khớp như châu chấu, cào cào, gián, ve sầu, tôm, cua,...

III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN

1. Các yếu tố bên trong

a) Di truyền

- Sinh trưởng và phát triển của mỗi loài, mỗi cá thể động vật trước tiên do yếu tố di truyền quyết định. Người ta đã phát hiện hệ thống gene chịu trách nhiệm điều khiển sinh trưởng và phát triển ở động vật.

- Hai đặc điểm sinh trưởng và phát triển dễ nhận thấy nhất do yếu tố di truyền quyết định đó là tốc độ lớn và giới hạn lớn. Ví dụ: Các giống lợn nhập nội có tốc độ sinh trưởng nhanh hơn và khối lượng cơ thể khi trưởng thành lớn hơn so với các giống lợn nội địa của Việt Nam.

b) Hormone

- Động vật có xương sống có nhiều hormone ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển. Tuy nhiên, bốn loại hormone được coi là ảnh hưởng mạnh nhất đến sinh trưởng và phát triển là hormone sinh trưởng (GH), thyroxine, testosterone và estrogen (H 22.4).

- Động vật không xương sống có nhiều hormone tác động lên sinh trưởng và phát triển. Ví dụ: Ở bướm, hai hormone ecdysone và juvenile phối hợp với nhau gây lột xác ở sâu và biến đổi sâu nhộng thành bướm.​

2. Các yếu tố bên ngoài

Quá trình sinh trưởng và phát triển của động vật chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố trong môi trường sống như thức ăn, nhiệt độ, ánh sáng, điều kiện vệ sinh,... Động vật sống trong nước còn chịu sự ảnh hưởng của nồng độ O₂, pH, mức độ ô nhiễm của nước,...

a) Thức ăn

- Thức ăn là yếu tố ảnh hưởng mạnh nhất lên quá trình sinh trưởng và phát triển của động vật và người.

- Các chất dinh dưỡng có trong thức ăn đều cần cho sinh trưởng và phát triển của động vật và người.

- Chỉ cần thiếu hoặc không đủ số lượng một loại chất dinh dưỡng thì động vật non, trẻ em sẽ chậm lớn và có thể phát triển không bình thường. Ví dụ: Thiếu vitamin D gây ra bệnh còi xương và chậm lớn ở trẻ.

b) Nhiệt độ

- Mỗi loài động vật sinh trưởng và phát triển tốt trong điều kiện nhiệt độ môi trường thích hợp.

- Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp có thể làm chậm quá trình sinh trưởng và phát triển của động vật, đặc biệt là động vật biến nhiệt. 

c) Ánh sáng

Ánh sáng ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của động vật qua nhiều cách khác nhau. Ví dụ:

- Vào những ngày trời rét, động vật hằng nhiệt mất nhiệt vào môi trường dẫn đến nguy cơ hạ thân nhiệt. Lượng nhiệt mất đi được bù lại bằng cách tăng phân giải chất hữu cơ của cơ thể. Nếu quá trình phân giải kéo dài sẽ làm động vật gầy đi và chậm lớn. Động vật hằng nhiệt phơi nắng để thu thêm nhiệt và giảm mất nhiệt, nhờ đó giảm phân giải chất hữu cơ của cơ thể.

- Động vật biến nhiệt như cá sấu, thằn lằn có tập tính phơi nắng làm tăng thân nhiệt, tăng chuyển hoá tạo năng lượng, nhờ đó tăng khả năng tìm kiếm thức ăn, từ đó ảnh hưởng rất mạnh đến sinh trưởng và phát triển của động vật

- Tia tử ngoại tác động lên da biến tiền vitamin D thành vitamin D. Vitamin D có vai trò trong chuyển hoá calcium để hình thành xương, qua đó ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển.

IV. TUỔI DẬY THÌ

- Một số nghiên cứu của Việt Nam và thế giới cho thấy giai đoạn dậy thì thường kéo dài khoảng 5 năm, nữ dậy thì sớm hơn nam. Độ tuổi trung bình bắt đầu dậy thì ở nữ là 11 tuổi, nữ có thể dậy thì trong khoảng từ 8 đến 13 tuổi. Độ tuổi trung bình bắt đầu dậy thì ở nam là 12 tuổi, nam có thể dậy thì trong khoảng từ 9 đến 14 tuổi.

- Dậy thì chủ yếu là do tác động của tăng testosterone ở nam và tăng estrogen ở nữ. Ở thời kì dậy thì, nam và nữ có những thay đổi rõ rệt về thể chất và tâm sinh lí . Giai đoạn dậy thì đưa đến nhiều lợi ích cho nam và nữ như tăng sức mạnh thể chất, tăng năng lực trí tuệ, phát triển tính độc lập và nhân cách, bắt đầu nghĩ đến mục tiêu cuộc sống,

- Tuy nhiên, trẻ em ở tuổi dậy thì phải đối diện với nhiều thách thức như nguy cơ mắc bệnh lây truyền qua quan hệ tình dục, mang thai ngoài ý muốn và nguy cơ mắc các tệ nạn xã hội (nghiện ma tuý, nghiện rượu,...).

V. ỨNG DỤNG HIỂU BIẾT VỀ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN VÀO THỰC TIỄN CUỘC SỐNG

Trên thực tế, con người đã và đang tìm ra các biện pháp tác động lên tốc độ sinh trưởng và phát triển của động vật như:

- Xây dựng chế độ ăn thích hợp cho động vật nuôi trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển khác nhau (giai đoạn con non, mang thai,...).

- Chọn giống có tốc độ sinh trưởng và phát triển nhanh, cải tạo giống bằng phương pháp lai giống, áp dụng công nghệ phôi tạo ra giống vật nuôi có năng suất cao,...

- Cải tạo môi trường sống: Chuồng nuôi động vật ấm vào mùa đông, mát vào mùa hè đảm bảo cho động vật không tốn năng lượng cho điều hoà thân nhiệt, vệ sinh chuồng nuôi và tiêm vaccine giúp giảm thiểu mắc bệnh ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của động vật.

- Xác định giai đoạn sinh trưởng và phát triển dễ bị tổn thương nhất của động vật gây hại, từ đó đề ra biện pháp tiêu diệt phù hợp.