RESPIRACIÓN EN ANIMALES 7°

respiración en animales

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¿Cuáles son las consecuencias de la contaminación del aire ocasionada por las actividades humanas a los animales y los ecosistemas que habitan?

Respiración en animales

Los animales necesitan una gran cantidad de energía para desplazarse y conseguir su alimento. Una vez lo consumen, los procesos digestivos en sus tejidos permiten extraer nutrientes como la glucosa, la cual es degradada durante los procesos de la glucólisis y de la respiración celular en el citoplasma y las mitocondrias de las células del organismo —en presencia de oxígeno— para obtener energía en forma de ATP que necesitan para cumplir sus funciones vitales. Lo anterior requiere que el oxígeno necesario para la respiración celular esté disponible para todas las células del organismo. Para esto, los animales han desarrollado tejidos y órganos especializados con este propósito que constituyen el sistema respiratorio, el cual tiene como función mantener el intercambio gaseoso con el medio externo para suplir el requerimiento de O2 de todas las células y, asimismo, eliminar el CO2 producto de desecho de la respiración celular.

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De acuerdo con la complejidad estructural del animal y el medio en el que habita, existen varios tipos de respiración, estos son: la respiración directa, la respiración cutánea, la respiración branquial, la respiración traqueal y la respiración pulmonar.

La respiración directa:

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Se presenta cuando un organismo no posee tejidos ni sistemas de órganos especializados en el intercambio gaseoso, por lo que las células en toda la superficie del animal que se encuentran en contacto directo con el medio externo son las que realizan dicho intercambio. El oxígeno entra por difusión simple a través de la membrana celular, de igual forma eliminan el CO2

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La respiración cutánea

Es el intercambio de gases a través de la piel. Para que este se de, la piel debe ser muy delgada, permanecer húmeda y estar irrigada por numerosos vasos sanguíneos que permitan transportar el O2 a todas las partes del cuerpo. Los organismos con este tipo de respiración son los gusanos anélidos, pequeños y poco activos. Además de, los anfibios, peces e incluso murciélagos que la utilizan como respiración complementaria.

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La respiración cutánea en anfibios

En 1803, el italiano Lazzaro Spallanzani (1729-1799) realizó experimentos en los cuales extrajo los pulmones de algunos sapos y observó que estos continuaban vivos, que consumían casi la misma cantidad de oxígeno y que emitían una cantidad similar de CO2 en comparación con sapos que conservaban sus pulmones. Esto le permitió llegar a la conclusión de que la piel debía cumplir un papel importante en el intercambio gaseoso en estos animales. Por medio de diferentes estudios posteriores, se logró determinar que estos organismos intercambian el 90% del volumen de gases a través de la piel, mientras que el 10% restante lo hacen por medio de los pulmones. Los anfibios combinan la respiración cutánea con la respiración branquial cuando son renacuajos y combinan la respiración cutánea con la respiración pulmonar cuando son adultos.

La piel de los anfibios está irrigada por numerosos vasos sanguíneos que reciben el oxígeno atmosférico directamente a través de la piel y lo distribuyen a todas las células internas del organismo. Asimismo, recolectan todo el CO2 desechado por la respiración celular y lo llevan hasta la piel para que pueda salir al exterior. Los anfibios poseen en su piel numerosas glándulas cutáneas, estructuras que liberan un moco que permite mantenerla húmeda para facilitar el intercambio gaseoso. Los anfibios deben permanecer en ambientes húmedos debido a que se deshidratan fácilmente.

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La respiración branquial

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El intercambio gaseoso se lleva a cabo por medio de estructuras especializadas denominadas branquias. Las branquias son órganos formados por pliegues o evaginaciones de la piel que aumentan la superficie de intercambio de gases e incrementan considerablemente la irrigación sanguínea. Debido a la gran área superficial, estas estructuras permiten un intercambio eficiente de gases en el medio acuático. El sistema de branquias se puede encontrar en moluscos, anélidos, crustáceos, peces cartilaginosos, peces óseos y anfibios. En los peces óseos, las branquias están ubicadas en la parte posterior de la cabeza y son pareadas, es decir, que se encuentran a cada lado del cuerpo.| |

En los peces, se pueden presentar dos tipos de branquias: las branquias externas o las branquias internas.

● Las branquias internas. Se encuentran en el interior del cuerpo del organismo en una cavidad del cuerpo denominada cavidad branquial. Este tipo de branquias, más o menos complejas, se encuentran en la mayoría de los peces adultos y cuentan con una cubierta protectora denominada opérculo.

● Las branquias externas. Se encuentran por fuera del cuerpo del organismo. Están formadas por penachos bien plegados de piel que se mueven ligeramente para que circule el agua rica en O2. Se consideran poco complejas, en algunos peces solo están presentes en las larvas y preceden al desarrollo del aparato branquial del adulto.

La respiración traqueal

La respiración traqueal es el intercambio gaseoso que realizan algunos artrópodos, como los insectos, por medio de un sistema interno de tubos interconectados denominados tráqueas. Las tráqueas se forman por invaginaciones o plegamientos hacia adentro del sistema tegumentario de los insectos y se abren al exterior por medio de un poro denominado espiráculo. Las tráqueas penetran en el cuerpo del insecto desde cada espiráculo y se ramifican haciéndose más finas a medida que aumenta la distancia desde los espiráculos. Esto da lugar a unos túbulos muy delgados de paredes finas denominados traqueolas que ponen en contacto a cada una de las células del organismo con el aire para que se lleve a cabo el intercambio gaseoso. De este modo, no es necesario que el sistema circulatorio distribuye el O2 o recolecta el CO2 de desecho.

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Respiración pulmonarRespiración pulmonar

La respiración pulmonar es el intercambio gaseoso que se realiza por medio de estructuras especializadas denominadas pulmones. Los pulmones son sacos internos formados por membranas, irrigadas por muchos vasos sanguíneos y conectados al exterior por un conducto llamado tráquea. A diferencia de la respiración branquial en la que se mantiene un flujo constante de agua para el intercambio gaseoso, en la respiración pulmonar los pulmones se llenan y se vacían periódicamente, por lo que no hay un intercambio gaseoso continuo. Esto puede representar una desventaja de los pulmones frente a las branquias, sin embargo, se debe tener en cuenta que en el aire hay un 21% de O2 frente al 1% de O2 presente en el agua. Además, los peces invierten hasta un 20% de su energía para mantener el flujo constante de agua, mientras que los animales con pulmones solo invierten entre el 1% y 2% de su energía en este proceso. El O2 se difunde 300.000 veces más rápido en el aire que en el agua, por lo que es más fácil obtener este gas en un medio aéreo que en uno líquido.

La respiración pulmonar en los anfibios

Los anfibios incluyen a las salamandras, los anuros (sapos y ranas) y las cecilias. En estos grupos, la respiración se logra mediante la combinación de varios sistemas. Las salamandras no tienen pulmones, respiran por la piel y la boca. Los anuros respiran por branquias cuando son renacuajos y por pulmones, cuando son adultos. En ambos casos, pueden satisfacer la demanda de O2 respirando por la piel, a excepción de algunas especies que la tienen más gruesa para evitar la pérdida de agua. Las cecilias tienen el cuerpo alargado y sin patas, como el de las serpientes. Respiran con un pulmón ya que el otro está reducido. Su piel es gruesa para resistir la sequía, sin embargo, esta característica les impide realizar la respiración cutánea.

Respiración pulmonar en reptiles

Los pulmones de los reptiles tienen mayor superficie para el intercambio de gases que los pulmones de los anfibios. Esto se debe a que muchos reptiles no pueden realizar el intercambio gaseoso a través de la piel. La mayoría de reptiles tienen músculos que rodean las costillas y expanden la cavidad torácica para inhalar, o la colapsan para exhalar. Varias especies de cocodrilos también tienen pliegues de piel que separan la boca de los conductos nasales; así respiran por las fosas nasales mientras tienen la boca abierta. Para intercambiar gases con el medioambiente, los reptiles poseen dos pulmones funcionales y en el caso de ciertas especies de serpientes, solo uno.

Respiración pulmonar en aves

Las aves poseen numerosas modificaciones en su plan corporal para facilitar el vuelo. Entre estas modificaciones está la de su aparato respiratorio, en el que la manera en que ingresa y sale el aire de los pulmones es por medio de sacos aéreos. Los sacos aéreos son bolsas que almacenan aire sin que se lleve a cabo el intercambio de gases con la sangre, se ubican entre el esqueleto y aligeran el peso del ave para que sea más sencillo volar. El aire ingresa a los sacos aéreos posteriores que almacenan aire fresco, de ahí pasa a los pulmones en donde ocurre el intercambio de gases. Luego, el aire pasa a los sacos aéreos anteriores que almacenan el aire cargado con CO2 para finalmente ser expulsado de nuevo al medio.

Respiración pulmonar en mamiferos

Los mamíferos son un grupo heterogéneo de animales. La única característica que comparten todos los mamíferos, además de presentar glándulas mamarias y pelo, es la de tener respiración de tipo pulmonar exclusivamente. Los pulmones de los mamíferos son redondeados y están ubicados en el tórax. Están formados por invaginaciones y recubiertos de tejido epitelial húmedo. La unidad funcional de los pulmones de los mamíferos son los alvéolos, que son las estructuras en donde se produce el intercambio gaseoso con la sangre. La respiración pulmonar en estos organismos es facilitada por el diafragma que es un músculo semitendinoso que separa la cavidad abdominal de la cavidad torácica y sirve para realizar los movimientos respiratorios con el objetivo de introducir y expulsar el aire de los pulmones.

La respiración pulmonar en mamíferos marinos

Los mamíferos marinos, aunque parece que respiran bajo el agua a primera vista, en realidad necesitan salir a la superficie a tomar aire para poder respirar. En mamíferos terrestres, la nariz está ubicada en la parte frontal del rostro mientras que en los mamíferos marinos se ubica en la parte superior de la cabeza, de este modo no deben levantarla para tomar el aire cuando llegan a la superficie. También tienen adaptaciones fisiológicas que les permiten extender el tiempo que permanecen bajo el agua sin tomar aire de la superficie. Este tiempo va de algunos minutos en delfines pequeños hasta dos horas en cachalotes. Entre las adaptaciones fisiológicas de estos mamíferos, se ha probado que al sumergirse disminuyen su frecuencia cardíaca, lo que les permite distribuir el O2 proveniente de una sola inhalación de manera paulatina a las células del organismo

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