martes, 30 de agosto de 2011

RESPIRACION....

RESPIRACION DE REPTILES..

Respiran exclusivamente por medio de pulmones, su piel seca y gruesa no permite intercambio de gases. Sus pulmones están un poco más desarrollados que los de los anfibios. En los reptiles, como la iguana, el aire entra y sale de los pulmones mediante movimiento musculares corporales. Los músculos del tórax dilatan la cavidad torácica y dentro de ella disminuye la presión. De esta forma el aire pasa desde la atmósfera, dónde hay mayor presión, a la cavidad torácica, donde la presión es menor.
Las aves tienen pulmones con sacos aéreos que les permiten aumentar el recambio de los gases y rellenar parte del cuerpo del ave disminuyendo su peso corporal.
Los pulmones de los mamíferos son los más desarrollados, porque mediante los alvéolos (ramificaciones del pulmón) han logrado obtener una enorme superficie de intercambio de gases.
 


RESPIRACION DE LOS MAMIFEROS..

Tienen un sistema de pulmones muy complejo, formado por los finos conductos que desembocan en pequeños sacos aéreos, los alvéolos, donde se realiza el intercambio de gases. Este sistema permite que el pulmón tenga una gran superficie de intercambio. El aire entra y sale mediante la contracción de músculos especiales, el diafragma, los intercostales y otros. La ballena es un mamífero que respira aire. Sus pulmones son capaces de mantener una gran cantidad de oxígeno lo que le permite sumergirse por media hora o más sin salir a respirar. La ballena muere si queda varada en la playa porque no puede realizar los movimientos respiratorios por su enorme peso que la aplasta.





RESPIRACION DE LOS ANFIBIOS..


La fisiología de los anfibios es uno de esos procesos que todos los aficionados al acuaterrario creemos conocer y que sin embargo sigue siendo una de las facetas más desatendidas por todos los que mantenemos a estos pequeños seres en nuestros hogares.

Artículos como el presente, donde se nos explican los procesos respiratorios de forma amena pero sin perder el rigor científico, son el complemento necesario para comprender a los habitantes del acuaterrario.

Los anfibios, fueron los primeros animales que conquistaron la tierra firme. A grosso modo, podemos afirmar que descienden de los peces, ya que tienen un antepasado común. Un pez pulmonado, en proceso de adaptación al medio terrestre. Este pez poseía branquias para respirar bajo el agua, pero además desarrolló un órgano muy singular, los pulmones. Éstos le permitían salir del medio acuático y sobrevivir durante los periodos de sequía, respirando aire atmosférico.

Pero los anfibios, fueron más allá. Desarrollaron extremidades fuertes, capaces de soportar el peso extra que supone la gravedad en el medio terrestre. Evolucionaron sus nuevos órganos respiratorios, de manera que podían aprovechar el oxígeno del aire, pero no se quedaron ahí.

Hoy en día los anfibios mantienen en sus pequeños cuerpos, la mayor cantidad de estrategias respiratorias de todo el reino animal: branquias, pulmones y una superficie de intercambio gaseoso que los recubre por completo, su piel.

En estas líneas trataré de explicar cómo funcionan estas estructuras y la importante relación que mantienen en la reproducción de los anfibios.


¿POR QUÉ SON NECESARIAS TANTAS ESTRUCTURAS?

Parece extraño que estos animales necesiten mantener evolutivamente tantas estructuras para una misma función respiratoria. Normalmente en la naturaleza sólo permanece lo estrictamente necesario, más que nada para "ahorrar" energía. Así que debe haber una razón poderosa para que los anfibios conserven estas características.

Por supuesto la hay. Los Anfibios, no han podido emanciparse del medio acuático por completo. Es cierto que son capaces de permanecer durante casi toda su vida fuera del agua, pero hay algo inevitable que deben hacer dentro de ella, reproducirse. Ésto es lo que todavía les liga al medio acuático, deben poner sus huevos en el agua, porque no tienen ninguna estructura que los proteja de la desecación como tienen los huevos de los reptiles. Los huevos de los anfibios no tienen cáscara, son de aspecto viscoso, son muy vulnerables en el medio terrestre y por lo tanto los deben depositar en el agua. Cuando nace la larva del huevo, no está totalmente desarrollada, debe pasar por un estadío llamado metamorfosis mediante el cual adquirirá las estructuras finales del cuerpo de un adulto. Hasta entonces, la larva deberá permanecer en el agua, alimentándose de lo que encuentre en el medio acuático. Para ello deberá ser capaz de utilizar el oxígeno presente en el agua y lo consigue mediante sus branquias.

LAS BRANQUIAS:

Son unas estructuras sencillas que equivalen a las branquias de los peces. Son expansiones digitiformes detrás de ambos lados de la cabeza por las que pasan numerosos capilares sanguíneos.

Si observamos una de estas expansiones, veremos que está formada por un tronco principal y una serie de ramas muy finas en la parte posterior. Son en estas ramas en las que se produce el intercambio gaseoso. El agua cargada de oxígeno pasa a través de las ramas y pasa cerca de los capilares sanguíneos. Entonces, por medio de un sencillo intercambio a favor de gradiente, el oxígeno del agua pasa a la corriente sanguínea de la larva y el dióxido de carbono de la sangre, pasa al agua del medio externo.
Figura 1: Se observa una larva de urodelo. Al lado un esquema de la disposición de los capilares sanguíneos en la branquia de la larva.


En esta figura podemos ver una larva de anfibio en la que se ha señalado una de las branquias. Al lado, la he esquematizado y ampliado. Se puede observar que hay una serie de capilares sanguíneos recorriendo todas y cada una de las ramificaciones de la branquia. Las líneas de color rojo se corresponden con las venas cargadas de CO2 (dióxido de carbono) y las líneas de color azul, representan las arterias cargadas de oxígeno. El intercambio gaseoso consiste en eliminar el dióxido de carbono proveniente de las células del cuerpo y absorber el oxígeno que lleva el agua.






En esta otra figura se aprecia la importancia que tienen esas pequeñas ramificaciones en la branquia a la hora del intercambio gaseoso. Aumentan la superficie de intercambio permitiendo que se absorba más oxígeno y se expulse más dióxido de carbono, en una estructura de tamaño muy pequeño.

Entre los anfibios, estos órganos varían según la especie. Más bien, las mayores variaciones se producen entre especies de distintos órdenes, como entre Urodelos (salamandras y tritones) y Anuros (ranas y sapos).

En los Urodelos, sólo hay una generación de branquias externas, compuestas por 3 pares (excepcionalmente 4 pares en algunos tritones) de branquias con estructura plumosa, nacidas cada una de un saliente que se alarga en un eje ramificado.

Las branquias sólo se mantienen en estado larvario, pero hay Urodelos en los que las branquias persisten durante toda su vida, se denominan urodelos pedogenéticos o neoténicos. Pueden reproducirse en estado larvario y mantienen casi todas las características de sus larvas. De hecho, sólo se diferencian en que son de mayor tamaño y poseen gónadas sexuales.

Un ejemplo es el Necturus, como se ve en la fotografía, mantiene sus branquias durante toda la vida, también se denominan perennibranquios:



Otro Orden de Anfibios de gran relevancia son los Anuros. En ellos las branquias se desarrollan únicamente durante el estado larvario.

Tienen dos generaciones de branquias. La primera es homóloga a la de los otros grupos de anfibios, pero tiene una existencia muy efímera en el momento en que la larva eclosiona del huevo. Estas branquias suelen desarrollarse poco, sólo poseen una serie de filamentos laterales cortos. Su número es inferior a 3 pares y en especies de desarrollo directo (vivíparas) o en numerosas especies de desarrollo indirecto, están totalmente degeneradas.

Poco después de la eclosión, las branquias son recubiertas de modo que aparecen tapadas por un repliegue cutáneo que se ha ido desarrollando hacia atrás, lateral y ventralmente, encerrando a las branquias en una cámara branquial.


En esta imagen se ha remarcado la situación de la cámara branquial y las branquias se encuentran por debajo de esa fina capa de piel.


En Discoglósidos (Alytes, Discoglossus...), el repliegue se desarrolla simétricamente y al término de su crecimiento, termina en la cara ventral dejando un canal transversal de comunicación entre las dos cámaras branquiales y un orificio como medio de salida del agua para el intercambio gaseoso. Este orificio se denomina espiráculo.


Pero en la mayoría de los anuros, el repliegue opercular tiene un crecimiento más rápido hacia la derecha que hacia la izquierda, de manera que el orificio espiracular está desplazado hacia el lado izquierdo del renacuajo.

Mientras el repliegue recubre progresivamente las branquias externas de primera generación, se manifiestan los primeros signos de su regresión y las branquias externas de segunda generación comienzan a diferenciarse. Estas branquias de segunda generación se denominan branquias internas.

Permanecen ocultas bajo el repliegue de piel hasta que el animal hace la metamorfosis. En ese momento, las branquias sufren un proceso de regresión y finalmente desaparecen, mientras que los pulmones, propios del estado adulto de un anfibio se van desarrollando.

LOS PULMONES:

Un pulmón es un saco muy vascularizado que el animal llena de aire para llevar a cabo el intercambio gaseoso. Este paso de gases desde el medio a los tejidos corporales y viceversa, depende de un fluído circulante intermedio, la sangre. Ésta transportará el oxígeno a todas y cada una de las células del cuerpo y además recogerá el dióxido de carbono y lo llevará de vuelta a los pulmones para que sea expulsado.

Los pulmones en vertebrados necesitan ser ventilados. Unos movimientos musculares coordinados son los que crean el intercambio de aire entre la atmósfera externa y el interior del pulmón.

En los anfibios, cuando se aproxima la metamorfosis, se desarrollan un par de pulmones a partir de la pared ventral de la faringe. En algunos, son sacos simples y bien vascularizados, no tienen muchos pliegues que aumenten la superficie en contacto con los gases del saco, de modo que no son muy funcionales.




Pero hay muchas ranas y sapos en los que los pulmones están llenos de pliegues y septos y esto aumenta la capacidad de intercambio gaseoso. Esto ocurre por ejemplo en la Rana esculenta que tiene las paredes del saco altamente divididas.

Los anfibios llenan los pulmones por compresión orofaríngea (boca y faringe). Incluso este sistema es empleado por las larvas para ventilar las branquias.

El aire entra en la cavidad oral a través de los orificios nasales o por la boca, descendiendo el suelo de la cavidad. Entonces el animal sube el suelo, con la boca y los orificios nasales cerrados por válvulas. De este modo, el aumento de la presión hace que el aire entre en los pulmones.

Figura : Movimiento básico de respiración de un anfibio (sin el bombeo orofaríngeo)


Ésto provoca un aumento de presión en los pulmones que deberían vaciarse de no ser porque la glotis, que comunica el pulmón con la faringe, puede cerrarse a voluntad.

Mientras el aire permanece en la cavidad pulmonar, el anfibio abre los orificios nasales y realiza un bombeo orofaríngeo subiendo y bajando el suelo de la cavidad oral. Esto permite que haya una renovación de aire en la cavidad bucal, almacenando este aire oxigenado en una depresión del suelo de la boca. Es entonces cuando abre la glotis y saca el aire de la cavidad pulmonar. A continuación hace pasar el aire oxigenado acumulado en la depresión hacia los pulmones, procediendo a un nuevo paso de intercambio gaseoso. El bombeo orofaríngeo consigue aumentar la cantidad de oxígeno del aire respirado y permite también la respiración en la cavidad bucal a través de la piel (aunque ésta es de menor relevancia).

LA PIEL:

La piel en los anfibios supone una gran estrategia evolutiva, una vez más en su adaptación al medio terrestre. Esta estructura es muy fina y delicada, siempre debe mantenerse húmeda, para ello tiene numerosas glándulas que secretan moco y es lo que le da al animal ese aspecto viscoso y resbaladizo.


En esta imagen se observa a microscopio óptico, un corte de la piel de un anfibio. Tiene una fina capa de células más externas que es la epidermis, otra capa inferior denominada Dermis y por último la piel se superpone sobre tejido muscular.


¿Por qué es así? Sencillamente porque es un mecanismo para utilizar el agua como medio para el intercambio de gases entre su cuerpo y el exterior.

Los anfibios, al pasar del agua a la tierra han tenido que generar una estrategia nueva de respiración para los vertebrados, que es la llamada Respiración cutánea. Este tipo de respiración ya lo utilizan pequeños invertebrados como los nematodos, pero hay que considerar que son animales de muy pequeño tamaño y que logran difundir el oxígeno por todo su cuerpo fácilmente.

Cuanto más voluminoso sea un animal, mayor dificultad para que el oxígeno atraviese las estructuras del cuerpo y se pueda dar la respiración celular que mantiene vivos los tejidos. Es este el motivo por el cual la piel de un anfibio es tan fina, necesita serlo para que el oxígeno pase sin dificultad a través de ella.

Los anfibios en estados larvario, pueden respirar mediante branquias en el agua, pero cuando se metamorfosean las pierden y generan los pulmones para respirar en tierra. Pero los adultos no son independientes del agua a partir de ese momento sino que vuelven de vez en cuando para reproducirse, para la protección frente a depredadores e incluso para la hibernación porque algunos lo hacen en el fondo de los estanques o cursos de agua, con lo cual es necesario que en estado adulto tengan un mecanismo de respiración en el agua y ésta es la respiración cutánea.

Para realizarla poseen una fina epidermis a través de la cual se puede dar el intercambio gaseoso y una dermis muy vascularizada, con numerosos vasos sanguíneos para transportar el oxígeno por medio de la sangre a través de todo el cuerpo. Se ha visto que los capilares se concentran más en unas áreas que en otras, así se encuentran en mayor cantidad en la parte posterior del vientre y en las extremidades.

CONTRIBUCIÓN A LA RESPIRACIÓN:

Como hemos visto, los anfibios tienen varios métodos de respiración y suelen combinarse entre ellos para lograr una mayor adaptación al medio en el que viven.

Pero, ¿en que proporción utiliza cada uno de estos métodos? ¿Cuál es el tipo más importante? En definitiva, ¿qué papel juega cada parte en la respiración de los anfibios?

Haciendo un recuento, hay cuatro áreas relevantes en el intercambio gaseoso: los pulmones, las branquias, la piel y la cavidad oral. Ésta última es la que menos contribuye a la respiración total del organismo. Las áreas más importantes son pulmones, branquias y piel respectivamente. Además depende del estado de desarrollo del animal, de su actividad, del tamaño corporal y del medio en el que viva en ese preciso momento.

También se ha observado que la contribución de las distintas áreas depende de varios factores como por ejemplo la temperatura.

Se ha visto que en adultos de ranas, sapos y salamandras, a 5 ºC, dos tercios de la respiración se realiza a través de la piel. Esto explica la capacidad de los anfibios para hibernar en el fondo de los lagos o charcas sin tener que subir a la superficie a coger aire.

Sin embargo, al aumentar la temperatura, aumenta el metabolismo y las necesidades de oxígeno del animal, por lo que los pulmones adquirirán mayor importancia en estas circunstancias .De este modo, se ha observado que a 25 ºC, dos tercios del oxígeno respirado se capta por los pulmones, que al parecer son el método más efectivo para respirar en tierra firme.
RESPIRACION DE LOS PECES...






Los peces respiran por las branquias.
Las branquias son prolongaciones de la piel, a través de las cuales se produce en intercambio gaseoso que constituye la respiración. Se hayan formadas por un arco branquial que lleva en el borde interior filamentos ricos en sangre y presentan, en el borde exterior, algunas asperezas llamadas branquiospinas.
Las branquias se encuentran en "cámaras" situadas simétricamente a ambos lados del cuerpo, detrás de la cabeza. En los peces con esqueletos óseos, el agua que riega las branquias pasa a través de la boca, penetra en la faringe, entra en la cámara y sale al abrirse el opérculo. En los peces con esqueleto cartilaginoso, las branquias se comunican directamente con el exterior.



RESPIRACION DE LAS AVES...


Las aves, al igual que los seres humanos, necesitan respirar para introducir oxígeno en sus cuerpos y desechar el dióxido de carbono. Su sistema respiratorio está bien adaptado para el vuelo, que demanda una gran ventilación del organismo. La frecuencia de respiraciones varía según el tamaño del ave. Así, un colibrí en reposo puede respirar hasta más de 200 veces por minuto, mientras que un pavo respira alrededor de unas 10 veces por minuto. Al volar, la tasa de respiración del ave aumenta entre 12 y 20 veces más.
Una de las características más notorias del sistema respiratorio de las aves es la presencia de sacos aéreos. Estas estructuras son una especie de prolongaciones de los pulmones que penetran algunos huesos y órganos. Según la especie, el número de sacos aéreos oscila entre seis y doce. Los sacos también ayudan a reducir el calor producido al volar.
El ave requiere dos respiraciones completas para que el aire entre a su cuerpo y salga fuera de él. El aire con oxígeno ingresa al cuerpo del ave a través de las aberturas nasales o nostrilos, ubicados en la base del pico. Sigue su camino por medio de la tráquea hasta llegar a la siringe, estructura que permite al ave emitir sonidos. En este punto, la tráquea se ramifica en dos bronquios. El aire con oxígeno pasa entonces a unos sacos aéreos abdominales. Cuando el ave exhala, ese aire pasa de dichos sacos a los pulmones.



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