Biología y Geología . 1º de Bachillerato

Los Animales - Nutrición

8.5.2 - Intercambio de gases en animales
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Los organismos eucariotas son mayoritariamente aerobios
Los animales especialmente necesitan aporte de oxígeno. Algunos presentan resistencia a condiciones anaerobias.

Los animales poseen sistemas de absorción y eliminación de gases diferente de los sistema que toman o eliminan otras sustancias sílidas o líquidas como nutrientes orgánicos, sales o agua.

Los gases implicados son:

  • Oxígeno necesario para la respiración que ha de extraerse del medio
  • CO2 como producto de la respiración que ha de espulsarse del organismo

Las propiedades de estos gases y sus concentraciones en agua y en la atmósfera presentan diferencias importantes:

Agua

Los gases son poco solubles especialmente en aguas cálidas o salobres

  • La solubilidad de Oxígeno tiene un máximo de 34 ml O2 / l H2O en aguas frías.
    En aguas cálidas la solubilidad es la mitad.
    El valor medio suele ser de unos 8 ml/l
  • El CO2 es mucho más soluble. Su máxima solubilidad es de 1019 ml/l
    Los concentraciones son muy variables por producción, consumo y agitamiento

Aire

Los gases en aire tienen concentraciones mucho más estables por la movilidad del aire

  • Oxígeno 21 % 210 ml/l
    Disminuye en suelos y zonas elevadas
  • CO2 0.03 % 0.3 ml/l

Los animales han de proporcionar oxígeno a todas sus células y deshacerse del CO2
Lo hacen de diferentes maneras según su tamaño y metabolismo.

    Animales pequeños o con mucha superficie

    No necesitan órganos especializados para captar O2
    Poseen cubiertas delgadas y los gases difunden
    Esponjas. Celentéreos. Nemátodos. Platelmintos

    Organismos pequeños o medianos con cubiertas externas delgadas o poco activos

    Intercambio de gases bajo la piel
    Cubiertas externas delgadas y circulatorio bajo la piel
    Algunos moluscos. Muchos anélidos. Algún vertebrado

    Organismos mayores o con tegumneto impermeble o activos o que viven con bajo nivel de oxígeno

    Órganos especializados generalmente ligados a circulatorio
    Grandes superficies de epitelios delgados para el intercambio de gases


Órganos captadores de oxígeno. Secundariamente eliminadores de CO2

Características comunes

- Siempre presentan mucha superficie.
- Epitelio delgado. La difusión de los gases es menor de 1mm para tiempos aceptables.
- Relacionados con el circulatorio
- Algún sistema de ventilación: Corrientes de agua o aire para intercambiar los gases
- El intercambio se realiza de manera pasiva por diferencias de concentración

Captación de oxígeno en el agua

Necesitan mucha superficie por la escasa concentración de O2 en el agua
Es muy importante la renovación del agua: necesitan movimiento del órgano o del agua lo que implica en muchas ocasiones un gasto energético importante
No tienen problemas con desecación

  Tegumento Tegumento delgado Organismos pequeños. Mucha superficie o poco metabolismo
  Branquia Expansión externa ramificada Crustáceos. Moluscos. Peces. Larvas anfibios
  Pulmón acuático Zona interna ramificada Holoturias
  Burbujas Burbuja externa Algunos nsectos acuáticos

 

Captación de oxígeno en el aire

Concentración de O2 elevada. Menor densidad del medio . Menor trabajo de ventilación
Problemas importantes con la desecación

  Tegumento Tegumentos delgados Organismos pequeños
  Pulmón Zona interna Gasterópodos. Vertebrados. Arácnidos
  Tráqueas Ramificaciones Miriápodos . Insectos

 



Branquia

Estructura variable en diferentes grupos de animales
Generalmente en forma de laminillas entre las que circula el agua
El agua y el líquido circulatorios realizan un recorrido contracorriente de concentración de oxígeno
Derivan de distintas zonas del cuerpo del animal
- Apéndices en artrópodos.
- Estructuras plumosas en moluscos alojadas en la cavidad del manto
- Laminillas faríngeas en arcos en peces

Las branquias son muy delicadas de modo que muchas veces están protegidas por estructuras resistentes. Se denominan entonces branquias internas. Este tipo de branquias necesitan ventilación forzada que se consigue por diferentes mecanismos de ventilación

Branquias externas: Crustáceos. Larvas de insectos. Larvas de anfibios
Branquias internas: Moluscos. Crustáceos decápodos. Peces

En varias ocasiones en la evolución de los animales las branquias se han convertido en órganos filtradores de alimneto (moluscops bivalvos, anélidos ...) en otras ocasines el proceso ha sido al cxontrario (cordados) viceversa.

Pulmón

Sáculos cerrados en los que se produce la absorción de oxígeno: Alveolos
Hasta estos alveolos llega un sistema de ramificaciones :Bronquios

Han de tener mecanismos de renovación del aire y limpieza

Los más sencillos son sacon internos sin ventilación: Arañas, Crustáceos. Gasterópodos aéreos
Los más complejos con ventilación: Vertebrados aéreos

Tráqueas de insectos

Sistema de tubos muy ramificado que llega a todos los órganos y se aproxima mucho a las células
Cutícula muy fina.
Apertura por espiráculos.
No relacionado directamente con el sistema circulatorio

En algunos insectos grandes o de gran actividad existen mecanismos de ventilación.
En otros se realiza por simple difusión



Intercambio de gases en diferentes tipos de animales

ver esquemas

 
Sin órganos especializados.
Las esponjas simpre tienen gran superficie de tubos internos recorridos por corrientes de agua con epitelios delgados de modo que no necesitan órganos especializados.
Sin órganos especializados: Respiracioón cutánea.
Intercambian gases por la abundante superficie que tienen principalmente en los tentáculos
Sin órganos especializados: Respiracioón cutánea.
Abundante superficie al ser acintados y pequeños
Generelmente sin órganos especializados: Respiracioón cutánea
Algunos anélidos desarrollan branquias externas en algunos segmentos

Mayoritariamente respiran mediante branquias alojadas en la cavidad del manto
Las branquias están relacionadas con el sistema circulatorio

Los gasterópodos terrestres poseen un pulmón

Algunos pueden tener ina importante respiración cutánea

Sin órganos especializados
Respiración cutánea

artrópodo
Artrópodos

Variable en los diferentes grupos de artrópodos

  • Crustáceos :Branquias externas o protegidas en una rama de apéndice birrámeo
  • Arácnidos : Pulmones en libro
  • Miriápodos :Tráqueas
  • Insectos : Tráqueas .
  • Larvas de insectos acuáticos : branquias externas
Respiración cutánea
Gran superficie en el sistema ambulacral
  • Agnatos : Branquias internas faríngeas filtradoras-respiradoras
  • Condictrios : Branquias internas faríngeas. Salida por hendiduras branquiales
  • Osteictios : Branquias internas faríngeas protegidas por opérculo
  • Anfibios : Branquias en larvas. Dos pulmones en adultos. Importante respiración cutánea
  • Reptiles : Dos pulmones. Ventilación por costillas y diafragma
  • Aves : Dos pulmones pequeños sin alveolos. Ventilación costillas y diafragma. Sistema de sacos aéreos que permite un flujo contínuo de aire
  • Mamíferos : Dos pulmones. Ventilación costillas y diafragma


Branquias externas de un anélido Branquias externas de un molusco nudibranquio Branquias externas de un insecto acuático Branquias externas de un anfibio

 


Respiratorio en vertebrados aéreos y humanos

 

Cavidad nasal

Entrada de aire
Fosas nasales pares, orificios de entrada.
También puede penetrar el aire por la boca
La cavidad nasal calienta y humedece el aire y lo limpia de impurezas
Terminaciones nerviosas olfativas: Sustancias químicas en aire

Faringe común a digestivo y respiratorio

Epiglotis Evita entrada de alimentos
Cuerda bucales Fonadoras. Siringe en aves

Traquea

Conducto común a ambos pulmones.
Posee anillos cartilaginosos para impedir su colapso

Bronquios

Ramificación a los dos pulmones. También con cartílagos de soporte
Se dividen en bronquios secundarios, bronquiolos y alveolos

Alveolos

Sacos cerrados. Membranas finas muy vascularizadas

Pulmón

Órgano desde bronquios, bronquiolos, alveolos, vasos y conjuntivo.
Dos pulmones en la mayoría de los vertebrados aéreos

 

Epitelio desde tráquea con células ciliadas y mucosas para limpieza.

 

Ventilación
- Movimientos de las costillas
- Movimientos del diafragma
- Ambos
Inspiración y espiración. Nunca renovación total salvo en aves
En aves todo un sistema de tubos muy eficiente por conexión a sacos aéreos

Control cerebral por concentraciones de CO2 y O2
Receptores en principales vasos sanguíneos y en encéfalo

Más sobre el respiratorio en humanos


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