Quá trình hô hấp của tôm: Cơ chế sinh học và sự thích nghi với môi trường

Mang và hemocyanin – cặp đôi quyết định hiệu quả hô hấp

Mang là cơ quan trung tâm trong hệ hô hấp của tôm, đảm nhiệm chức năng trao đổi khí trực tiếp với môi trường nước. Cấu trúc mang được thiết kế với nhiều phiến mảnh mỏng, có diện tích bề mặt rộng giúp tăng khả năng khuếch tán khí. Khi nước đi qua, oxy hòa tan sẽ thấm vào máu tôm, trong khi khí CO₂ được thải ra ngoài. Hiệu quả này phụ thuộc không chỉ vào lượng oxy sẵn có trong nước mà còn vào sự vận động của các chân hàm và phần phụ quanh mang, tạo ra dòng chảy liên tục qua bề mặt mang.

Trong quá trình đó, hemocyanin đóng vai trò then chốt như một sắc tố hô hấp đặc biệt. Khác với hemoglobin trong máu người có sắt tạo màu đỏ, hemocyanin chứa đồng và tạo ra màu xanh trong máu tôm. Chức năng chính của nó là gắn kết và vận chuyển oxy từ mang đến các mô, cơ quan. Hemocyanin có khả năng tăng cường ái lực với oxy khi môi trường thiếu hụt, cho phép tôm tận dụng tối đa lượng oxy ít ỏi. Đây chính là cơ chế sinh học giúp tôm duy trì hoạt động trong điều kiện oxy thấp, nhưng khả năng bù đắp này cũng có giới hạn và không thể thay thế hoàn toàn nhu cầu hô hấp khi môi trường bị suy giảm nghiêm trọng.

Hoạt động của hemocyanin lại chịu ảnh hưởng lớn từ yếu tố môi trường, đặc biệt là pH và sự hiện diện của khí độc. Khi pH nước giảm, khả năng gắn oxy của hemocyanin cũng suy giảm, khiến tôm khó hô hấp dù nồng độ oxy hòa tan không quá thấp. Trong khi đó, các khí độc như amoniac (NH₃) và hydrogen sulfide (H₂S) không chỉ gây tổn thương trực tiếp đến cấu trúc mang mà còn làm biến đổi hemocyanin, khiến nó mất khả năng vận chuyển oxy. Điều này lý giải vì sao trong ao nuôi, tình trạng “ngạt khí” vẫn có thể xảy ra ngay cả khi hệ thống sục khí hoạt động bình thường.

Tôm khỏe mạnh khi được quản lý tốt môi trường nước và hàm lượng oxy hòa tan. Ảnh: Vibo

Phản ứng sinh lý khi đối mặt với thiếu oxy và khí độc

Tôm có cơ chế thích nghi sinh lý rất nhạy bén để đối phó với tình trạng thiếu oxy. Khi nồng độ oxy giảm, tôm sẽ tăng nhịp hô hấp bằng cách di chuyển nhanh hơn các chân hàm và các bộ phận quanh mang, tạo ra dòng nước mạnh đi qua mang nhằm tăng cường trao đổi khí. Đây là phản ứng sinh tồn hiệu quả trong ngắn hạn, nhưng đồng thời cũng làm tiêu hao nhiều năng lượng của tôm. Khi quá nhiều năng lượng được dồn cho việc hô hấp, các hoạt động sống khác như ăn, lột xác hay tăng trưởng sẽ bị ảnh hưởng, khiến tôm chậm lớn, dễ bị stress và dễ mắc bệnh.

Ngoài thiếu oxy, sự xuất hiện của các khí độc như amoniac (NH₃) hay hydrogen sulfide (H₂S) cũng gây ra tác động nghiêm trọng. Những khí độc này không chỉ làm tổn thương mang mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến hemocyanin, khiến khả năng vận chuyển oxy của nó suy giảm. Kết quả là tôm rơi vào tình trạng ngạt thở ngay cả khi nồng độ oxy trong nước vẫn đủ. Đây chính là nguyên nhân thường gặp trong các ao nuôi bị ô nhiễm hữu cơ, tích tụ bùn đáy và quản lý kém.

Tôm khỏe mạnh, minh chứng cho ao nuôi được quản lý tốt. Ảnh: Tép Bạc

Ý nghĩa thực tiễn trong nuôi tôm

Việc nắm bắt rõ cơ chế hô hấp của tôm cho thấy quản lý ao nuôi không thể chỉ dựa vào việc sục khí để tăng oxy hòa tan. Người nuôi cần đồng thời duy trì pH ổn định, kiểm soát chặt chẽ lượng chất hữu cơ và hạn chế sự phát sinh khí độc trong ao. Một hệ thống quản lý môi trường tốt không chỉ giúp tôm hô hấp thuận lợi mà còn nâng cao sức khỏe tổng thể, tăng khả năng tăng trưởng và giảm rủi ro dịch bệnh.

Quá trình hô hấp của tôm là một cơ chế sinh học phức tạp, kết hợp giữa mang, hemocyanin và các phản ứng thích nghi tinh vi của cơ thể. Việc hiểu sâu cơ chế này giúp người nuôi chuyển từ cách quản lý thụ động sang chủ động, tối ưu điều kiện môi trường để tôm phát triển khỏe mạnh, bền vững và mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn trong từng vụ nuôi.