La respiración es el proceso por el cual se transportan los gases desde el exterior del cuerpo al interior del mismo, concretamente hasta el llamado epitelio respiratorio.
Esta respiración puede llegar a realizarse de forma muy variada dependiendo del animal y del hábitat en el que se encuentre, pudiendo diferenciar principalmente la respiración acuática y la respiración aérea.
- Respiración acuática
+ Branquias
La respiración acuática es aquella que se realiza bajo el agua, principalmente a través de unos órganos llamados branquias. Estas branquias son evaginaciones de la superficie corporal cuya finalidad es la de aumentar la superficie de intercambio. La principal diferencia entre estas estructuras respecto a las aéreas se da en el desarrollo embrionario y en la forma en la que estas se forman. Las branquias pueden ser tanto internas como externas.
. Branquias externas
Las branquias externas se encuentran principalmente en estadíos larvarios de los animales invertebrados acuáticos. Estas branquias presentan una serie de desventajas, y es que se encuentran más expuestas a lesiones, dificultan el movimiento del individuo y, en ocasiones, atraen a los depredadores.
. Branquias internas
Por otro lado, las branquias internas se dan en animales acuáticos de mayor tamaño que tienen la necesidad de generar algún tipo de mecanismo para que el agua circule sobre el epitelio respiratorio. Además, esta internalización supone un aumento en la protección de este importante órgano, aunque esto implique un aumento del coste energético que supone llevar el agua a las branquias mediante ventilación.
+ Branquias internas de peces
En los peces, el mecanismo de intercambio de gases se da través del llamado modelo contracorriente. En este modelo contracorriente el medio interno del animal, la sangre, circula en sentido contrario al agua en el exterior de las branquias.
Este sistema contracorriente permite mantener un gradiente de oxígeno siempre alto entre ambos fluidos, lo que permite la difusión del mismo hacia la sangre y oxigenándola, permitiendo que el pez pueda vivir.
El funcionamiento de este sistema se debe, en gran medida, a la forma que tienen los peces de crear esa ventilación de agua, siempre en una misma dirección y opuesta al sentido de la sangre. Para crear esta corriente de agua el pez, que tiene en la zona de las branquias un opérculo por donde sacar agua, aprovecha la presión negativa que crear al abrir la boca para llevar el agua desde fuera hasta la cámara opercular.
Cuando cierra la boca, este aumento de presión interna hace que el agua tienda a salir por el opérculo, creando una corriente de agua que pasa a través de las branquias.
Pero esto no ocurre en todos los peces. Los tiburones, por ejemplo, carecen de opérculo y de cámara opercular, por lo que necesitan de estar en constante movimiento para poder generar esa corriente y, por lo tanto, respirar.
- Respiración aérea
En el aire la concentración de oxígeno disponible es mucho mayor, por lo que no se requiere de un epitelio de respiración tan amplio como en la respiración acuática. Además, al ser más ligero, requiere de una menor cantidad de energía para crear la ventilación, algo que algunos animales ni necesitan.
El problema del medio terrestre es que los epitelios respiratorios son muy susceptibles a la desecación, por lo que los organismos necesitan desarrollarse en ambientes húmedos o bien internalizar dichos epitelios.
+ Tráqueas
Las tráqueas se encuentran presentes en insectos y se encargan de la difusión del oxígeno hasta los tejidos, sin la participación del sistema circulatorio. Estas tráqueas son rígidas y hechas de quitina. A su vez se ramifican en traqueolas, que es donde se da el intercambio de gases, llegando hasta el interior de las células.
Estas tráqueas comunican al exterior a través de un espiráculo, que se encuentra en la superficie del animal y que puede cerrarse o abrirse dependiendo de la cantidad de agua y oxígeno que haya en el animal. Se abren principalmente cuando hay muy poco oxígeno y alto CO2.
Estas tráqueas normalmente se oxigenan a través de la difusión, pero si el organismo está llevando a cabo una alta actividad y requiere de más oxígeno, las tráqueas se contraen y comprimen para crear una corriente.
+ Pulmones
. Pulmones no ventilados
En algunos animales invertebrados con pulmones estos no ventilan y únicamente poseen una cavidad que da al exterior y donde la sangre llega para ser oxigenada. Esto se encuentra principalmente en caracoles y bajo la concha.
. Pulmones en libro
En los pulmones en libro encontramos una serie de láminas muy finas denominadas lamelas que se encuentran muy agrupadas, pudiendo llegar a sumar hasta 100. Estos pulmones en libro son una cavidad que se abre al exterior por unos orificios llamados espiráculos, aunque no están provistos de ventilación. Normalmente suelen aparecer como los pulmones de vertebrados, en pares. Aparecen principalmente en arácnidos.
. Pulmones en aves
Los pulmones de aves son unos pulmones rígidos, formados por parabronquios y sacos aéreos. Estos sacos aéreos, flexibles, se distribuyen en dos grupos, unos en la parte caudal y otros en la parte rostral.
Los parabronquios, tubos paralelos agrupados, son el verdadero pulmón de las aves. Su volumen no cambia, y se encuentran situados de forma hexagonal y rodeados por un tejido conectado al tubo central.
Por otro lado tenemos los sacos aéreos, los cuales actúan como fuelles, llenándose de aire y expulsándolos en dirección a los parabronquios, lugar donde se da el intercambio gaseoso.
La ventilación en aves se da en dos ciclos y de forma bidireccional, aunque no existe una mezcla entre el gas que entra rico en oxígeno y el que sale, pobre en oxígeno. En primer lugar se llenan los sacos caudales, que expulsan el aire hasta los parabronquios, aire que tras ser intercambiado llega a los sacos aéreos rostrales, donde se almacena hasta que el aire que está siendo inspirado desde el exterior llegue hasta los sacos aéreos caudales. Es entonces cuando se expulsa.
. Pulmones en mamíferos
El pulmón de los mamíferos se puede dividir principalmente en dos zonas, las vías aéreas conductivas y las vías aéreas respiratorias.
* En las vías respiratorias conductivas encontramos la tráquea, los bronquios y los bronquiolos. La función de estas vías es la de preparar el aire para que llegue a la superficie respiratoria de la forma adecuada, a una temperatura adecuada y con una humedad determinada. En estos tubos no se da intercambio respiratorio.
* En las vías respiratorias encontramos los alveolos pulmonares, los cuales poseen en el interior a los sacos alveolares. Es en estos sacos alveolares donde se da el intercambio gaseoso.
En las zonas internas de los pulmones encontramos una serie de macrófagos pulmonares, células encargadas de destruir cualquier sustancia perjudicial para el proceso de respiración. Además, también existen una serie de células ciliadas que se encargan de expulsar del tracto respiratorio cualquier partícula de comida que ha ido por el camino equivocado.
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Artículo redactado por Pablo Rodríguez Ortíz, Graduado en Biología por la Universidad de Málaga.