Tài liệu Bài giảng sinh lý động vật thủy sinh chương 3 - gv. nguyễn bá mùi

Chương 3. SINH LÝ CƠ QUAN CẢM GIÁC VÀ NHẬN CẢM PGS.TS. Nguyễn Bá Mùi Khoa chăn nuôi & nuôi trồng thủy sản Nguyễn Bá Mùi Cấu tạo giải phẫu cá Nguyễn Bá Mùi I. THỊ GIÁC 1, Hình thái và cấu tạo của mắt cá Nguyễn Bá Mùi Nguyễn Bá Mùi 1 +Mắt cá thường có hình bồ dục. +Thành bên trong của mắt do 3 lớp màng: củng mạc, mạch mạc và võng mạc +Phần củng mạc ở phía trước hình thành giác mạc trong suốt +Giác mạc của cá tương đối dẹp, mắt cá lại nằm ở hai bên của đầu nên khi cá vận động trong n ước tránh được những tổn thương do ma sát gây nên Nguyễn Bá Mùi Cấu tạo chi tiết Nguyễn Bá Mùi • Mạch mạc, có nhiều mạch máu và sắc tố. • Mạch mạc kéo dài về phía trước tạo thành mống mạc, giữa là đồng tử. Ở một số loài cá đồng tử không co được vì không có cơ. • Lớp trong cùng là võng mạc, là bộ phận chủ yếu sản sinh ra tác dụng thị giác, do nhiều lớp tế bào thần kinh tạo thành, trong đó có nhiều tế bào thần kinh hình trụ và hình nón, là cơ quan cảm thụ ánh sáng. • Bên trong hộp mắt có thuỷ tinh thể, gọi là con ngươi, do đám tế bào không màu trong suốt tạo thành, không có thần kinh và mạch máu, thường là hình cầu. • Giữa giác mạc và thuỷ tinh thể là một khoảng không, có chứa một chất dịch trong suốt và có năng lực phản quang. Nguyễn Bá Mùi Nguyễn Bá Mùi 2 2, Chức năng cảm quang của võng mạc a, Đặc điểm cấu tạo • Võng mạc của mắt cá gồm 4 lớp do những đám tế bào phức tạp tạo thành: • TB thượng bì sắc tố, nối tiếp với mạch mạc, có tác dụng tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng của mạch mạc. • TB cảm quang hình trụ và hình nón • Lớp tế bào thần kinh, có các sợi liên lạc với nhau • Lớp tế bào thần kinh có các sợi trục hợp lại với nhau tạo thành thần kinh thị giác và nối với não Nguyễn Bá Mùi b, Tác dụng quang hoá của võng mạc • Trên tế bào hình trụ của võng mạc của động vật có vú và người có chất cảm quang là Rodopsin, ở cá là chất Porphyropsin (nhận cảm ánh sáng yếu). • Tế bào hình nón nhận cảm ánh sáng mạnh (có chất cảm quang là Iodopsin). a/s yếu • Rodopsin --------------- à Retinen + Opsin + Opsin: bản chất là protein + H2 • Retinen là andehyt của vitA: Retinen --------- VitaminA - H2 • a/s Nguyễn Bá Mùi a/s Rodopsin -----------------------à Retinen + Opsin +H2 -H2 Vitamin A • Chất cảm quang Rodopsin sau khi ánh sáng tác động vào sẽ phân giải thành opsin và retinen, và giải phóng ra năng lượng. • Năng lượng này sẽ kích thích tế bào cảm quang, gây nên xung động thần kinh và phát sinh thị giác. • Khi thiếu viatmin A thì retinen cũng thiếu, dẫn tới không tái tạo đủ rodopsin, làm mất khả năng cảm thu ánh sáng yếu, gây nên chứng quáng gà. Nguyễn Bá Mùi Nguyễn Bá Mùi 3 c, Cảm giác màu sắc * Học thuyết về cảm giác màu sắc • Ánh sáng có bước sóng khác nhau kích thích vào tế bào hình chóp, làm cho cơ thể cảm giác được màu sắc khác nhau. • Đây là vấn đề phức tạp, được nhiều người quan tâm. • Có nhiều học thuyết về vấn đề này, trong đó có học thuyết ba màu được quan tâm sớm nhất và có thể giải thích được hiện tượng cảm giác màu sắc ở cá. • Theo học thuyết 3 màu, trong võng mạc có 3 thành phần cảm thụ được ba màu cơ bản: đỏ, lục và lam. Nguyễn Bá Mùi • Các màu sắc khác trong quang phổ cũng do ba màu nói trên hỗn hợp với nhau theo tỷ lệ khác nhau tạo thành, do đó người ta gọi 3 màu đỏ, lục, lam là “màu cơ bản”. • Mỗi màu cơ bản làm cho thành phần cảm thụ màu ấy ở võng mạc hưng phấn, các thành phần khác cũng có thể phản ứng nhưng mức độ thấp hơn. • Ví dụ ánh sáng đỏ chỉ làm thành phần cảm thụ màu đỏ hưng phấn, thành phần cảm thụ màu xanh lục chỉ hưng phấn yếu và thành phần cảm thụ màu xanh hưng phấn rất yếu. • Do đó, độ nhạy cảm của thành phần cảm thụ màu sắc ở võng mạc có bộ phận trùng nhau. Nguyễn Bá Mùi • Nếu chỉ một thành phần cảm thụ màu sắc hưng phấn, thì sẽ làm cho cảm giác đối với màu đó bão hoà. • Nếu cả ba thành phần đều bị kích thích vừa phải thì sẽ sản sinh cảm giác ánh sáng trắng. • Cho nên do ba màu thành phần cảm thụ màu sắc của võng mạc hưng phấn khác nhau làm sinh ra cảm giác các loại màu khác nhau. • Nhược điểm của học thuyết ba màu cho rằng sự phân tích màu sắc chỉ dựa vào hoạt động của bộ phận ngoại biên của cơ quan phân tích thị giác. • Thực ra vỏ não cũng có tác dụng rất lớn trong hoạt động phân tích màu sắc. Nguyễn Bá Mùi Nguyễn Bá Mùi 4 3, Thị giác của cá • Mắt cá có thuỷ tinh thể tương đối lớn, hình cầu, nên cá không những có khả năng nhìn thẳng mà còn tiếp thu được cả ánh sáng chéo. • Do đời sống ở dưới nước, cá phải thích nghi với môi trường ánh sáng khó xuyên qua, nên mắt cá bị cận thị nặng. • Mặt khác, do thuỷ tinh thể cuả mắt cá không có tính đàn hồi nên cá chỉ có thể nhìn thấy những vật thể tương đối gần • Tuy nhiên, mắt cá có khả năng điều tiết khoảng cách gữa võng mạc và thuỷ tinh thể, nhờ đó mà cá nhìn được các vật thể tương đối xa hơn, nhưng không quá 10-12 m. Nguyễn Bá Mùi *Phạm vi thị lực: Tuy không nhìn được xa, song mắt cá vẫn có thể nhìn thấy những vật thể trên mặt nước. • Những vật thể ở trên bờ do khúc xạ ánh sáng nên cũng có thể lọt vào mắt cá. • Theo định luật khúc xạ ánh sáng thì những tia sáng chiếu từ những vật thể trên mặt nước tạo thành với đường thẳng đứng với mắt nước một góc nhỏ hơn 48,8o thì có thể rọi vào mắt cá được. • Nếu góc tạo thành đó lớn hơn 48,8 o thì chỉ những tia sáng chiếu từ vật thể ở dưới nước mới lọt vào mắt cá được Nguyễn Bá Mùi *Vùng nhìn (thị trường) của mỗi một mắt cá gọi là vùng nhìn đơn. • Phạm vi nhìn thấy của cả hai mắt cá gọi là vùng nhìn kép. Vung nhìn kép của mắt cá không lớn lắm, có loài không có. • Vùng nhìn kép rộng hay hẹp phụ thuộc vào hình dạng của đầu cá, vị trí của mắt cá ở đầu, tính hoạt động của mắt trong khoang mắt. Những vật thể trong vùng nhìn kép cá nhìn thấy rất rõ. * Cảm giác của màu sắc: trước đây có người cho rằng cá không phân biệt được màu sắc, vì thấy rằng cá con nuôi trong bể kính thường tập trung ở phần màu lục của quang phổ Nguyễn Bá Mùi Nguyễn Bá Mùi 5 • Ở người, những người không phân biệt được màu sắc có khả năng cảm giác màu lục rõ ràng nhất. • Nhưng gần đây nhiều người dùng phương pháp PXCĐK để nghiên cứu về năng lực thị giác của cá đã chứng minh rằng, cá có khả năng phân biệt được màu sắc. * Thích nghi đặc biệt của mắt cá: cá sống trong môi trường nước rất đa dạng, nên mức độ phát triển của mắt có liên quan đến môi trường nó sống và độ chiếu sáng ở trong nước. • Trong phạm vi độ sâu 500 m trở lại, cá nào sống càng sâu thì mắt cá càng phát triển để thích ứng với điều kiện ánh sáng yếu dần Nguyễn Bá Mùi • Ngược lại ở độ sâu quá 500 m, hầu như không có ánh sáng, nên những loại cá nào không di động lên tầng trên thì mắt bị thoái hoá, thậm chí có thể hoàn toàn bị tiêu biến. • Có trường hợp ngoại lệ như cá Coclorhynchus japonicus, sống ở dưới biển sâu 2.000 m mà mắt lại rất phát triển. • Điều này có thể liên quan với sự phát sáng của một số loài động vật không xương sống ở dưới đáy biển là thức ăn của cá. • Trong mắt cá sống ở tầng sâu 300 m trở lại thì võng mạc có hai loại tế bào hình trụ và hình nón. Cá sống ở độ sâu trên 300 m, thì võng mạc chỉ có tế bào hình trụ. • Từ đó cho thấy ở độ sâu vượt quá 300 m thì cá không còn cảm giác đối với màu sắc. Nguyễn Bá Mùi • Ví dụ: Từ dưới đáy biển sâu, các nhà khoa học Mỹ đã phát hiện một loài cá lạ có cái đầu trong suốt và cặp mắt hình ống có khả năng xoay được nhiều hướng. • Loài cá kì lạ này có tên khoa học là Macropinna microstoma “cá mắt thùng”. • Để thích nghi với cuộc sống tối tăm dưới đáy biển, cá mắt thùng buộc phải tự “trang bị” cho mình giác quan nhạy bén nhằm phát hiện con mồi cũng như chạy trốn kẻ thù từ phía trên. • Cùng với quá trình tiến hóa, cá mắt thùng dần có được cái đầu trong suốt và đôi mắt có thể di chuyển khá linh hoạt bên trong đầu nhằm quan sát những diễn biến bên ngoài từ mọi hướng. Nguyễn Bá Mùi Nguyễn Bá Mùi 6 Cá mắt thùng Nguyễn Bá Mùi II, HỆ THỐNG ĐƯỜNG BÊN-THÍNH GIÁC VÀ THĂNG BẰNG CỦA CÁ 1, Cơ quan cảm giác đường bên • Đường bên là cơ quan cảm giác đặc biệt chỉ có ở cá và động vật thuỷ sinh, do cơ quan cảm giác ở da phát triển đến mức độ cao mà hình thành • Cơ quan cảm thụ nguyên thuỷ cuả đường bên là những chồi cảm giác phân tán, đầu lộ ra ngoài cơ thể. • Có thể quan sát được rất rõ ràng các chồi cảm giác này ở cá mới nở. • Trong quá trình phát triển cá thể, các chồi cảm giác dần dần chìm xuống rãnh, hoặc bị phủ kín thông với nhau bằng một hệ thống ống dài có các lỗ thông ra ngoài Nguyễn Bá Mùi • Trong ống đường bên chứa đầy dịch limpho, chồi cảm giác nằm trong dịch đó • Khi nước chảy đập vào thân cá, gây ch ấn động dịch limpho trong ống đường bên, làm lay động đỉnh chồi cảm giác, • Các lông cảm giác sẽ biến kích thích n ước chẩy thành xung động, rồi thông qua sợi thần kinh cảm giác hướng tâm truyền vào trung khu thần kinh Nguyễn Bá Mùi Nguyễn Bá Mùi 7 * Chức năng của đường bên • Liên quan đến sự xác định vị trí và dòng nước chảy. Trong điều kiện ở nước nếu chỉ dựa vào thị giác để xác định vị trí thì không thẻ chính xác được. • Đường bên phối hợp với thị giác giúp cá xác định được chính xác các vật thể ở xa sẽ có ý nghĩa sinh học rất lớn. • Ví dụ một con mồi (cá chết) gần một con cá Esox bị mù và đói, cá này sẽ phát hiện và đớp mồi ngay. • Nếu di động mồi cũng gây phản ứng bắt mồi của cá Esox mù đó. • Rõ ràng đường bên là cơ quan cảm giác quan trọng của cá. • Đối với cá dữ, thì đường bên có tác dụng xác định vị trí của vật mồi, đối với cá hiền có tác dụng tránh vật hại Nguyễn Bá Mùi • Đường bên còn cảm giác được chấn động của gió thổi trên mặt nước, đá rơi xuống nước, hoặc nước từ trên bờ chảy xuống • Cá sống ở sông dựa vào đường bên với tác dụng của dòng chảy để xác định phương hướng bơi lội. • Cá biển sống ở khu vực có thuỷ triều cũng dựa vào đường bên để xác định phương hướng. • Sự phát triển của đường bên liên quan mật thiết đến tập tính sống và môi trường sống cuả cá. • Thường những loài cá sống nơi nước chảy và hiếu động thì đường bên phát triển • Cá chép và cá diếc có thể phân biệt được phương hướng chấn động trong nước nhờ tác động hỗ trợ của đường bên. Nguyễn Bá Mùi 2, Tai trong • Cá chỉ có tai trong, nghĩa là chỉ có bộ phận màng mê lộ. • Tai trong của cá chủ yếu là cơ quan thăng bằng, tác dụng thính giác không lớn. • Tai trong của cá có cùng nguồn gốc với đường bên, không có cấu tạo hốc tai như ở động vật bậc cao. • Ba ống bán khuyên của tai trong nằm thẳng góc với nhau trong một mặt phẳng không gian, bên trong chứa đày dịch limpho và đều thông với túi bồ dục. • Mút cuối thần kinh cảm giác phân bố ở khu vực Ampula của ống bán khuyên Nguyễn Bá Mùi Nguyễn Bá Mùi 8 Cấu tạo tai trong của cá Nguyễn Bá Mùi • Khi thân cá vận động xoay thì dịch limpho trong ống bán khuyên lưu động, đập vào chồi cảm giác, kích thích mút cu ối thần kinh gây ra xung động thần kinh rồi dẫn đến điều tiết thăng bằng của cá. • Khi cá vận động thẳng đứng với tốc độ nhanh, ống bán khuyên cũng có tác dụng đối với sự điều tiết thăng bằng của cơ thể. • Phần dưới của tai trong: túi tròn và túi hình chai có tác d ụng chủ yếu là thính giác. Nguyễn Bá Mùi • Khi sóng âm thanh truyền đến gây chấn động đá tai (nhĩ thạch) do đó kích thích tế bào cảm giác ở Ampula gây nên xung động thần kinh, rồi truyền vào trung khu thính giác của thần kinh trung ương • Điều đáng lưu ý là quan hệ giữa tai trong với bong bóng ở các loài thuộc bộ cá chép. • Bong bóng được nối tiếp với tai trong bởi cơ quan Weber. • Nhiều thực nghiệm đã chứng minh rằng, các loài cá trong bộ cá chép có thể nghe được các chấn động với tần số 7000 – 10000 lần/giây. • Ngoài ra cá còn có các cơ quan xúc giác, khứu giác và vị giác Nguyễn Bá Mùi Nguyễn Bá Mùi 9 Cơ quan cảm giác Nguyễn Bá Mùi Nguyễn Bá Mùi 10