La respiración permite el consumo de
oxígeno
(O2) por todas las células
del cuerpo y con ello cada célula
puede obtener mayor cantidad de energía para sus funciones
vitales. El metabolismo
celular oxigénico contribuye con el trabajo
celular aportando la energía celular (ATP).
Por ello, la falta de oxígeno o los ambientes
contaminados pobres en oxígeno, dificultan la vida, el
desarrollo de
los órganos y hasta causa la muerte de
plantas y
animales.
Además de la oxigenación la
respiración también tiene función
excretora, pues elimina el dióxido de carbono
(CO2) que es un desecho celular (del metabolismo) y
así se mantiene las condiciones internas constantes
(homeostasis)
de entrada de nutrientes y salida de desechos.
La
Respiración de las Plantas.
En las plantas, el intercambio gaseoso se realiza
principalmente a través de estomas y/o
lenticelas.
Estomas o pneumátodos.
Formados por un par de células epidérmicas
modificadas (células estomáticas o células
oclusivas) de forma arriñonada. Para el intercambio
gaseoso forman un orificio denominado ostiolo que se cierra
automáticamente en los caso de exceso de CO2 o
de falta de agua.
Los estomas suelen localizarse en la parte inferior de
la hoja, en la que no reciben la luz solar
directa, también se encuentran en tallos
herbáceos.
Lenticelas.
Se encuentran diseminadas en la corteza muerta de tallos
y raíces. De modo típico, las lenticelas son de
forma lenticular (lente biconvexa) en su contorno externo, de
donde se les viene el nombre.
De ordinario están orientadas vertical u
horizontalmente sobre el tallo, según la especie y
varían en tamaño, desde apenas visible a tan grande
como de 1 cm o aún de 2,5 de largo. En árboles
con corteza muy fisurada, las lenticelas se encuentran en el
fondo de las fisuras. La función de las lenticelas es
permitir un intercambio neto de gases entre
los tejidos
parenquimáticos internos y la atmósfera.
La
Respiración de los Animales.
Evolución.
Los organismos unicelulares dependen por completo de la
difusión, para el desplazamiento y el intercambio de
gases, asociados con la respiración interna.
Conforme aumenta la complejidad de los organismos
unicelulares a pluricelulares, las células internas quedan
cada vez más lejos de la capa celular donde ocurre el
intercambio gaseoso con el medio, lo que dificulta cada vez
más la posibilidad de que éstas obtengan y eliminen
gases por difusión.
Es así como surgen, frente a este inconveniente,
diversos modelos de
aparatos respiratorios, como branquias y pulmones, surge asimismo
la necesidad de un mecanismo de transporte que
permita los gases llegar hasta los tejidos del animal, esta
función la asume el sistema
circulatorio.
Estructuras de intercambio gaseoso.
Branquias.
Representan la adaptación típica de la
respiración de un medio acuático. Las branquias, en
las cuales abundan los vasos sanguíneos donde se da el
intercambio de gases, pueden ser desde prolongaciones sencillas
de la superficie epitelial, como en algunos gusanos marinos,
hasta las intricadas unidades repetitivas cubiertas por complejas
estructuras
protectoras que se observa en los peces
óseos. Según su posición, las branquias
pueden ser:
Branquias Internas.- Son órganos formados por
numerosos filamentos branquiales que se ubican por ejemplo en las
ventanas de la laringe de los peces óseos
(comúnmente se le llaman agallas). Presentan
elevada vascularización, de allí su color rojizo. Las
branquias internas están presentes también en el
interior del manto de los pulpos y calamares.
Branquias externas.- En aquellos vertebrados que
presentan branquias externas, estas se presentan como filamentos
ramificados muy vascularizados que emergen a cada lado del cuello
del animal; en anfibios sin cola (sapos y ranas), sólo
durante el estadio de renacuajo, en salamandras acuáticas
en estadio adulto.
Las branquias son inadecuadas para la vida en el
aire, ya que una
vez que han sido sacadas del agua, los filamentos branquiales se
doblan y se pegan entre si. Un pez fuera del agua se asfixia
rápidamente a pesar de la abundancia de oxígeno a
su alrededor; además en el medio aéreo las
branquias ofrecen una amplia superficie que favorecería la
pérdida de agua.
Pulmones.
Son estructuras especialmente adaptadas al medio
terrestres y a la respiración aérea. Por ejemplo:
en reptiles, aves y
mamíferos.
Superficie del
Cuerpo.
Muchos animales utilizan la superficie de su cuerpo, o
sea sus tegumentos, para intercambiar gases, tal es el caso por
ejemplo de los anélidos como la lombriz de tierra y unos
cuantos vertebrados.
Tipos de respiración.
Respiración Directa.
La respiración directa se da cuando el
intercambio de gases se realiza directamente entre el medio ambiente
y las células del organismo, sin la intervención de
un órgano respiratorio.
Debido a que en el medio externo la concentración
de oxígeno es mayor que en el medio interno, este gas ingresa por
simple difusión.
La respiración directa se presenta en organismos
como poríferos, celentéreos, platelmintos y
nemátodos.
Los poríferos y celentéreos toman el
oxígeno disuelto en el agua, a su
vez expulsan el CO2. En organismos parásitos
como tenias (platelmintos) y oxiuros (nemátodos), se
requiere poco oxígeno para su metabolismo, por lo que se
les denomina microaerófilos.
Respiración Indirecta
Este tipo de respiración es característico
en animales de gran tamaño, por lo que es necesaria la
presencia de un órgano respiratorio, capaz de transportar
los gases desde el medio ambiente hacia
el sistema
circulatorio y viceversa.
El órgano respiratorio se caracteriza por
presentar un epitelio delgado y muy vascularizado (muchos vasos
sanguíneos).
Además el epitelio debe ser húmedo para
capturar gases.
Moluscos.- Los caracoles terrestres
(gasterópodos) presentan una invaginación del
manto, situado en la joroba visceral, llamada cavidad paleal.
Esta cavidad paleal esta muy vascularizada, por lo que
actúa como pulmón. Además presenta una
abertura de comunicación con el exterior llamada
neumostoma.
En los moluscos de vida acuática, como calamares,
ostras, almejas, el intercambio gaseoso se da por unos pliegues
epidérmicos llamados branquias.
Anélidos.- En los anélidos, el intercambio
de gases tiene lugar a través de la superficie del cuerpo,
el que está humedecido con mucus, como ocurre en la
lombriz de tierra, de actividad nocturna, que vive en
galerías subterráneas húmedas.
Artrópodos.- El intercambio gaseoso en los
insectos se realiza mediante las tráqueas. Las
tráqueas son tubitos quitinosos que se ramifican por todo
el cuerpo del insecto. Estas ramificaciones microscópicas
se denominan traqueolas, las cuales están humedecidas y
son tan numerosas que las células se oxigenan de
ella.
Las arañas respiran mediante el pulmón en
libro, que se
ubica en la región abdominal. Los crustáceos, como
los cangrejos, respiran por branquias.
Equinodermos.- En las estrellas de mar la dermis origina
pápulas (branquias dermales) sobre la superficie corporal
las cuales son utilizadas para el intercambio de gases.
Además también utilizan los pies ambulacrales. Cada
pápula de paredes finas, es una prolongación del
celoma, por lo que los gases son intercambiados
automáticamente entre el líquido celómico y
el agua.
Cordados.
Peces.- La respiración se efectúa
mediante branquias. En los peces cartilaginosos se presenta las
hendiduras branquiales, siendo la primera pequeña
denominada espiráculo.
En los peces óseos la respiración se da
por 4 pares de branquias, sostenidas por cuatro arcos
branquiales. Cada branquia tiene una hilera doble de filamentos
branquiales, de color rojo, debido a la presencia de muchos
capilares. Las branquias de estos peces presentan una estructura
protectora llamada opérculo.
Anfibios.- En los sapos y ranas, el
intercambio gaseoso se realiza por la piel, el
pulmón y la bucofaringe.
La piel es el principal órgano respiratorio
debido a su gran superficie. Los pulmones son pequeños y
tiene forma de saco simple, por lo que no son eficientes. En las
larvas de anfibios, debido a su vida acuática, tienen 3
pares de branquias que sobresalen del cuerpo.
Reptiles.- En todos los reptiles la
respiración es pulmonar. Los pulmones presentan tabiques o
septos los que ofrecen una mayor superficie de intercambio
gaseoso y una mayor eficiencia. Los
ofidios, como las serpientes, presentan sólo el
pulmón derecho funcional, el pulmón izquierdo se
halla atrofiado. Las tortugas marinas, además de
respiración pulmonar, presentan respiración
cloacal, para ello por su cloaca vascularizada toma el
O2 que se halla disuelto en el agua.
Aves.- El intercambio gaseoso se
realiza mediante 2 pequeños pero eficientes pulmones. El
aire inhalado es llevado por la tráquea a los bronquios, y
de ahí a los pulmones, donde se encuentran los
parabronquios, con capilares para la hematosis, los cuales
realizan el intercambio gaseoso en la inspiración y
exhalación. Las aves presentan sacos aéreos que
actúan también como refrigerantes, disminuyendo el
calor excesivo
del cuerpo. A nivel de la división de la tráquea en
bronquios se encuentra un órgano fonador llamado siringe,
el cual permite el canto característico.
Mamíferos.- Todos los
mamíferos presentan respiración pulmonar, hasta los
acuáticos como las ballenas.
Se caracterizan por ser lobulados. Los pulmones se
alojan en la cavidad pleural, limitados por el diafragma, que es
un músculo que interviene en la entrada y salida de gases.
El intercambio de gases (hematosis) se realiza a nivel de los
alvéolos que están rodeados de capilares
sanguíneos. La emisión de sonidos es posible por la
presencia de cuerdas vocales que se ubican en la
laringe.
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