Respiración en animales

LA RESPIRACIÓN

Los animales necesitamos energía para poder realizar todas nuestras actividades. Esta energía la obtenemos a partir de la oxidación de moléculas orgánicas en la respiración celular. Este proceso se realiza en las mitocondrias de nuestras células y necesita oxígeno para llevarse a cabo. A la vez, se desprende dióxido de carbono por la oxidación de esas moléculas orgánicas. Estos dos gases los intercambiamos con el medio que nos rodea.

La respiración se divide en tres fases:

Respiración fisiológica: que consiste en captar oxígeno del exterior y expulsar dióxido de carbono.

Intercambio de gases: el oxígeno captado del exterior difunde en el líquido interno que baña las células del animal y el dióxido de carbono sale al medio externo.

Respiración celular o mitocondrial: oxidación de materia orgánica utilizando oxígeno y liberando dióxido de carbono.

 

Intercambio de gases en un alvéolo pulmonar

             

Para realizar el intercambio gaseoso es necesario que la estructura implicada cumpla las siguientes condiciones:

Las paredes del órgano donde se produce el intercambio de gases deben ser delgadas.

La superficie debe estar húmeda, ya que el agua facilita la difusión.

La zona adyacente debe estar muy irrigada, es decir, con mucho líquido del medio interno del animal, de forma que los gases puedan ser captados o expulsados rápidamente.

TIPOS DE SISTEMAS DE RESPIRACIÓN

En los animales se dan distintos sistemas de respiración. Estos sistemas presentan distintos grados de complejidad, dependiendo del tipo de animal, de sus necesidades energéticas y del medio en el que vive.

Los animales como las esponjas, o las medusas, no desarrollan estructura respiratoria alguna, debido a que son animales sencillos, que realizan el intercambio de gases de todas sus células con el medio acuático que las rodea. En animales más complejos,

gusano plano

aumentan los problemas para realizar el intercambio de gases con todas las células del cuerpo. Sin embargo, la mayoría de los gusanos planos son capaces de efectuar el intercambio de gases sin necesidad de un sistema específico de respiración, debido al escaso número de células que componen su cuerpo.

La mayor parte de los animales están constituidos por un número tan elevado de células que resulta imposible que todas ellas puedan realizar el intercambio gaseoso con el medio que los rodea. Por ello, es necesaria la presencia de un sistema respiratorio que capture el oxígeno suficiente para todas las células del cuerpo, recoja el dióxido de carbono liberado y se expulse fuera del animal.

Los tipos de sistemas respiratorios que podemos encontrar entre los distintos animales son la respiración cutánea, branquial, traqueal y pulmonar.

Respiración cutánea

La estructura respiratoria es el tegumento corporal. La piel es la encargada de realizar el intercambio gaseoso. Para ello, la piel debe ser muy fina, estar húmeda y muy irrigada de sangre por el medio interno del animal.

Encontramos este sistema respiratorio en animales como los anélidos, algunos moluscos, y anfibios; incluso, en ciertos equinodermos. En moluscos y anfibios es necesario complementar su función con otros sistemas respiratorios.

Respiración branquial

Las estructuras respiratorias son las branquias, en forma de repliegues tegumentarios o estructuras muy finas que están muy irrigadas y envueltas por agua. Pueden ser branquias externas, poco evolucionadas, o internas, más evolucionadas, ya que al encontrarse en el interior están más protegidas. Sin embargo, necesitan un mecanismo para producir movimiento en el agua que las baña. Las branquias aparecen en muchos animales de vida acuática, como anélidos, moluscos, crustáceos, peces y anfibios. Además se encuentran en crustáceos terrestres, como las cochinillas de humedad y las pulgas de playa.

Los peces sujetan y extienden las branquias mediante arcos branquiales. En tiburones y rayas aparecen cinco arcos (seis en los menos evolucionados) y cuatro arcos en los peces óseos. Una estructura ósea llamada opérculo, protege estos arcos branquiales. El agua circula desde la boca a las hendiduras branquiales, presionada por la lengua y creando una corriente que favorece el intercambio gaseoso entre la branquia y el agua.

                                               

Respiración traqueal

Los insectos, miriápodos y, en menor medida, en los arácnidos con estructuras semejantes denominadas pulmones en libro, utilizan un sistema de tubos, llamados tráqueas, que conectan las células de todo el cuerpo con el aire del exterior del animal. Este sistema respiratorio prescinde del sistema circulatorio para transportar el oxígeno a las células. Estos animales tienen un sistema circulatorio abierto, en el que la sangre (hemolinfa) circula demasiado lenta para aportar el suficiente oxígeno como para elaborar respuestas y movimientos tan rápidos como los producidos por estos seres. Los tubos se abren al exterior a través de unos orificios que se pueden cerrar mediante espiráculos.

Respiración pulmonar

Los pulmones son las estructuras respiratorias, que conectan con el exterior mediante una serie de tubos. Son repliegues que se desarrollan en los vertebrados terrestres a partir del tubo digestivo. Existen dos tipos de pulmones. Unos tienen forma de saco: el pulmón sacular, presente en anfibios, reptiles y mamíferos muestra distintos grados de evolución. Otros, con forma tubular, conectan con unos sacos aéreos que se extienden por otras zonas del cuerpo y que se llenan de aire, disminuyendo la densidad del animal. Se encuentran en las aves.

En anfibios, el interior es casi liso, sin repliegues, por lo que la superficie de intercambio gaseoso es demasiado reducida. Esto implica la necesidad de otros sistemas respiratorios para satisfacer las necesidades de oxígeno de estos animales.

La respiración cutánea y el intercambio de gases a nivel bucofaríngeo en las ranas constituye un aporte de oxígeno vital, pues el intercambio pulmonar es insuficiente. La respiración pulmonar sólo se desarrolla en algunos adultos, puesto que en forma de renacuajo, la respiración es branquial. Este sistema puede perdurar, incluso, en adultos como sucede en las cecilias y tritones.

En reptiles, los pulmones presentan repliegues, con lo que la superficie de intercambio de gases aumenta respecto a los anfibios. Hay que tener en cuenta que los reptiles poseen una piel gruesa seca, con escamas e incapaz de producir intercambio de gases con el exterior. Unos pulmones con más superficie interna permitieron la colonización, por parte de estos animales, de la tierra seca , sin la dependencia del agua.

Las serpientes poseen un único pulmón desarrollado, para evitar excesiva compresión en un cuerpo tan estrecho.Las tortugas acuáticas manifiestan zonas de intercambio de gases con el agua en la zona rectal, en el tubo digestivo. Además, poseen modificaciones en su sistema circulatorio, que les permiten aguantar mucho tiempo bajo el agua sin necesidad de capturar oxígeno de la superficie.

En mamíferos, los pulmones muestran gran desarrollo de su superficie interna. Una serie de tubos ramificados transporta el aire a los sacos alveolares, compuestos por pequeñas cámaras, llamadas alveolos, que son los lugares donde se produce el intercambio gaseoso con la sangre.

En aves, los pulmones reciben el aire del exterior mediante unos tubos ramificados. Además, los pulmones reciben el aporte de oxígeno de los sacos aéreos, que han sido llenados de aire cuando el animal ha inspirado. Como el aire atraviesa los pulmones y llega a estos sacos, se dice que estos pulmones tienen estructura tubular, con entrada y salida.

Este tipo de respiración es muy eficaz ya que el animal, al coger el aire, llena los pulmones y los sacos aéreos. Los  pulmones se pueden vaciar en la siguiente espiración y volver a llenarse con el aire de los sacos sin necesidad de usar para respirar los músculos del vuelo, que son los mismos que sirven para inspirar. Además, el animal reduce su densidad al llenar su interior de aire. Hay que tener en cuenta que los sacos aéreos, dependiendo de las especies, se introducen incluso en los huesos.