SISTEMA RESPIRATORIO EN SERES VIVOS

SISTEMA RESPIRATORIO 
La función del sistema respiratorio es tomar el oxígeno de la atmósfera o del agua (peces) y llevarlo, a través del sistema circulatorio, a las células del organismo. También actúa desalojando el dióxido de carbono producido en las células como material de desecho. La respiración de los vertebrados terrestres consiste en una inspiración, donde penetra el oxígeno atmosférico por las cavidades nasales rumbo a los pulmones para ser entregado por la sangre a las células, y en una espiración, donde el dióxido de carbono es eliminado al exterior. El intercambio que se produce entre el oxígeno y el dióxido de carbono se denomina hematosis.
En los distintos organismos animales existen diferentes tipos de respiración.
-Respiración pulmonar
Los pulmones son las estructuras respiratorias que toman contacto con el exterior por medio de una serie de tubos. Están irrigados por una gran cantidad de capilares sanguíneos. Los pulmones pueden presentar forma de saco, como en mamíferos, reptiles y anfibios, o forma tubular, como los sacos aéreos de las aves. 

RESPIRACIÓN PULMONAR


Respirar es una de las formas más efectivas de cargarse de energía.

La intensificación de la respiración provoca corrientes energéticas que fluyen a través de células, tejidos y miembros. Sirve para expandir el campo energético, que es también el campo protector. Pero hemos aprendido, en el tipo de sociedad en que vivimos, a contener la respiración al menor cambio o acontecimiento en nuestras vidas. Contenemos la respiración incluso al variar de postura: cuando nos ponemos de pie o nos sentamos o nos inclinamos, al hacer ejercicio físico, al vestirnos, al escuchar, al pen sar, al coger un peso. Luego, al acabar nuestra acción, incapaces de resistir más, suspiramos. Interrumpimos la respiración cuando sentimos cualquier emoción. Tanto es así, que cuando algo es muy emocionante decimos que "corta la respiración".



-Respiración branquial
Las branquias son estructuras propias de animales de vida acuática, como los peces, anfibios, crustáceos y moluscos. Hay branquias externas y branquias internas, estas últimas más evolucionadas.

Estructura de las branquias de los peces:

 
 

Las branquias de los peces son estructuras laminares muy delgadas y vascularizadas, agrupadas en arcos óseos denominados arcos branquiales.

De cada arco branquial salen dos filas de filamentos branquiales y cada filamento lleva una serie de laminillas branquiales en donde tiene lugar el

intercambio de gases.

  

En los peces el intercambio de gases se produce por un mecanismo denominado sistema de intercambio a contracorriente:

la sangre, en las branquias, circula en sentido contrario al agua, lo que permite la máxima extracción de oxígeno por difusión.

 

-Respiración traqueal

Es la que poseen los insectos y artrópodos terrestres, mediante un sistema de tubos llamados tráqueas. Estas estructuras ponen en contacto el oxígeno atmosférico con todas las células del organismo animal. Como se mencionó anteriormente, el sistema cardiocirculatorio de los insectos no participa en el transporte de oxígeno, ya que la circulación abierta que poseen es muy lenta para tal efecto. Los tubos traqueales se conectan con el exterior por medio de orificios llamados espiráculos. 

Respiración traqueal



Sistema respiratorio en los mamíferos
Los pulmones tienen un gran desarrollo de su superficie interna. El aire inspirado penetra por las cavidades nasales, pasa por la faringe, la laringe y la tráquea. Esta estructura se bifurca en el tórax y da origen a dos bronquios, que penetran en los pulmones y tras sucesivas ramificaciones dan lugar a la formación de los bronquiolos. Estos también se ramifican en bronquiolos de diámetro aún menor, que transportan el aire inspirado hasta los sacos alveolares, formados por muy pequeñas cámaras, los alvéolos, donde se produce el intercambio gaseoso con la sangre (hematosis).

Sistema respiratorio en las aves
Los pulmones de las aves tienen forma de conductos donde el aire circula en una sola dirección. Además, poseen grandes bolsas llamados sacos aéreos, que tienen conexión con los pulmones, ya que se ubican por delante y por detrás. A diferencia de los mamíferos que poseen alvéolos para el intercambio gaseoso, las aves tienen parabronquios para tal efecto. El aire inspirado pasa de la boca a los sacos aéreos posteriores, luego a los parabronquios donde se efectúa el intercambio gaseoso y finalmente a los sacos aéreos anteriores, para ser eliminados con la espiración. El sistema posee válvulas para evitar la dirección retrógrada del aire. En determinadas especies, los sacos aéreos se introducen en los huesos.

Sacos aéreos

Sistema respiratorio en los reptiles
La respiración de estos animales es por medio de pulmones bien desarrollados, hecho que le permite la vida terrestre. El aire entra y sale del organismo a raíz de movimientos de los músculos del tórax. Las serpientes respiran a través de un solo pulmón alargado que tiene considerable desarrollo. 

Sistema respiratorio en los anfibios
Los pulmones de estos animales suelen ser pequeños. El aire que por inspiración toman por los orificios nasales llena toda la cavidad bucal. Luego cierran los orificios nasales y suben el piso de la boca, obligando así a que el aire pase a los pulmones. Al ser insuficiente este tipo de respiración, los anfibios también recurren a la respiración cutánea, por lo que deben mantener en forma permanente la piel muy húmeda.
-Respiración cutánea
El intercambio gaseoso se efectúa a través de la piel, como sucede en los gusanos terrestres o en animales acuáticos, como medusas y esponjas. Los anfibios también recurren a este tipo de respiración, que se complementa con la respiración pulmonar como en ranas, sapos y salamandras.
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.

Sistema respiratorio en los peces
El intercambio gaseoso se realiza a través de prolongaciones de la piel llamadas branquias. Estas estructuras son simétricas y se ubican detrás de la cabeza. Las branquias están rodeadas de vasos sanguíneos que favorecen la entrada de oxígeno y la salida de dióxido de carbono. En los peces con esqueleto óseo, las branquias están cubiertas y protegidas por una serie de huesos llamados opérculo. Cuando el pez abre la boca penetra el agua, pasa a la faringe y el opérculo se cierra. Al cerrar la boca, el opérculo se abre para que el agua pase por las branquias entregando el oxígeno del agua. Los peces con esqueleto cartilaginoso (tiburones y rayas) carecen de opérculo, con lo cual las branquias se comunican de manera directa con el exterior.