Branquias de los peces
Arcos branquiales con branquias en un lucio.Las branquias permiten a los peces respirar bajo el agua.Mecanismo respiratorio en peces óseos El pez aspira agua rica en oxígeno por la boca (izquierda). Luego la bombea sobre las branquias para que el oxígeno entre en el torrente sanguíneo, y permite que el agua desoxigenada salga por las hendiduras branquiales (derecha)
Las branquias de los peces son órganos que les permiten respirar bajo el agua. La mayoría de los peces intercambian gases como el oxígeno y el dióxido de carbono mediante branquias que están protegidas bajo cubiertas branquiales (opérculos) a ambos lados de la faringe (garganta). Las branquias son tejidos que son como hilos cortos, estructuras proteicas llamadas filamentos. Estos filamentos tienen muchas funciones, como la transferencia de iones y agua, así como el intercambio de oxígeno, dióxido de carbono, ácidos y amoníaco[1][2] Cada filamento contiene una red de capilares que proporciona una gran superficie para el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono.
Los peces intercambian gases tirando de agua rica en oxígeno a través de la boca y bombeándola sobre sus branquias. En algunos peces, la sangre de los capilares fluye en dirección contraria a la del agua, lo que provoca un intercambio a contracorriente. Las branquias empujan el agua pobre en oxígeno hacia el exterior a través de las aberturas de los lados de la faringe. Algunos peces, como los tiburones y las lampreas, poseen múltiples aberturas branquiales. Sin embargo, los peces óseos tienen una sola abertura branquial en cada lado. Esta abertura está oculta bajo una cubierta ósea protectora llamada opérculo.
Filamentos de las branquias
Aunque los peces pueden vivir bajo el agua, necesitan oxígeno para “respirar”. En lugar de respirar aire, los peces deben obtener el oxígeno del agua. Este proceso requiere el paso de grandes volúmenes de agua a través de superficies de absorción para obtener suficiente oxígeno en sus cuerpos utilizando sus bocas y branquias. Estas partes del cuerpo funcionan como una bomba para mantener el agua en movimiento sobre las superficies de absorción de gases de las branquias.
así podrán absorber el oxígeno. Si la piel de las branquias es fina, esto también ayuda. La sangre que pasa por las branquias es bombeada en la dirección opuesta al agua que fluye sobre las branquias. Esto permite que el nivel de oxígeno en la sangre sea menor que el nivel de oxígeno en el agua. El oxígeno siempre querrá desplazarse a cualquier lugar que carezca de él, lo que también se conoce como difusión. El oxígeno puede entonces unirse a la hemoglobina, una proteína de los glóbulos rojos que distribuye el oxígeno por todo el cuerpo.
Cuando el oxígeno se desplaza por el cuerpo del pez, puede difundirse hacia las zonas que tienen demasiado dióxido de carbono. Este dióxido de carbono será entonces transportado fuera del cuerpo a través de las branquias. De la misma manera que nosotros exhalamos el dióxido de carbono. Aunque seamos tan diferentes de los peces, seguimos teniendo las mismas funciones anatómicas básicas.
Cómo respiran los peces
La función principal del sistema respiratorio es llevar oxígeno a las células de los tejidos del cuerpo y eliminar el dióxido de carbono, un producto de desecho celular. Las principales estructuras del sistema respiratorio humano son la cavidad nasal, la tráquea y los pulmones.
Todos los organismos aeróbicos necesitan oxígeno para llevar a cabo sus funciones metabólicas. A lo largo del árbol evolutivo, los distintos organismos han ideado diferentes medios para obtener oxígeno de la atmósfera circundante. El entorno en el que vive el animal determina en gran medida la forma de respirar. La complejidad del sistema respiratorio está relacionada con el tamaño del organismo. A medida que aumenta el tamaño del animal, aumentan las distancias de difusión y disminuye la relación entre la superficie y el volumen. En los organismos unicelulares, la difusión a través de la membrana celular es suficiente para suministrar oxígeno a la célula (Figura 20.2). La difusión es un proceso de transporte lento y pasivo. Para que la difusión sea un medio factible de suministrar oxígeno a la célula, la tasa de absorción de oxígeno debe coincidir con la tasa de difusión a través de la membrana. En otras palabras, si la célula fuera muy grande o gruesa, la difusión no podría proporcionar oxígeno con la suficiente rapidez al interior de la célula. Por lo tanto, la dependencia de la difusión como medio para obtener oxígeno y eliminar el dióxido de carbono sólo es factible para los organismos pequeños o con cuerpos muy aplanados, como muchos platelmintos. Los organismos más grandes tuvieron que desarrollar tejidos respiratorios especializados, como branquias, pulmones y conductos respiratorios acompañados de un complejo sistema circulatorio, para transportar el oxígeno por todo su cuerpo.
Cómo funcionan las branquias
La estructura de cualquier superficie respiratoria (pulmones, branquias, tráqueas), maximiza su superficie para aumentar la difusión de los gases. Debido al enorme número de alvéolos (aproximadamente 300 millones en cada pulmón humano), la superficie del pulmón es muy grande (75 m2). Al tener una superficie tan grande, aumenta la cantidad de gas que puede difundirse dentro y fuera de los pulmones. Las superficies respiratorias también son extremadamente finas (normalmente sólo una célula de grosor), lo que minimiza la distancia que el gas debe difundir a través de la superficie.
El intercambio de gases durante la respiración se produce principalmente a través de la difusión. La difusión es un proceso en el que el transporte es impulsado por un gradiente de concentración. Las moléculas de gas se mueven desde una región de alta concentración a una región de baja concentración. La sangre con baja concentración de oxígeno y alta concentración de dióxido de carbono sufre un intercambio de gases con el aire de los pulmones. El aire de los pulmones tiene una mayor concentración de oxígeno que la de la sangre sin oxígeno y una menor concentración de dióxido de carbono. Este gradiente de concentración permite el intercambio de gases durante la respiración.