Homeostasis, Regulación Osmótica y Sistemas Circulatorios en Animales

Homeostasis y Regulación Osmótica

Cualquier cambio debe ser neutralizado por mecanismos fisiológicos. La homeostasis mantiene el equilibrio interno del organismo.

El Agua y la Regulación Osmótica

Los animales acuáticos, adaptados a controlar su medio interno, pueden clasificarse según su respuesta a la salinidad:

• Osmoconformadores: Al cambiar la presión osmótica del entorno, también cambia la de sus fluidos corporales.
• Osmorreguladores: Mantienen o regulan su presión osmótica a pesar de los cambios ambientales.

Según su tolerancia a la salinidad:

• Eurihalinos: Soportan una amplia variación de la salinidad.
• Estenohalinos: Toleran un rango muy estrecho de variación de salinidad.

Osmorregulación en Peces

Peces de Agua Dulce

• Ganancia de agua y pérdida de sales.
• El agua se bombea al riñón, el cual produce una orina muy diluida.
• Ciertas células en las branquias absorben iones del agua y los transportan a la sangre.

Peces Marinos

• Son osmorreguladores que enfrentan pérdida de agua y ganancia de sales.
• El agua se absorbe y el cloruro de sodio ($ ext{NaCl}$) se excreta activamente por las branquias.

Osmorregulación en Animales Terrestres

Pierden agua por evaporación en las superficies respiratorias, además de eliminarla por la orina y las heces. Esto lo compensan con la ingesta de agua y la producción de agua metabólica.

• Artrópodos: Absorben vapor de agua directamente del aire.
• Aves y reptiles marinos: Excretan el exceso de sal a través de glándulas de la sal ubicadas cerca de los ojos.

Estructuras Excretoras en Invertebrados

• Nefridio: Túbulo abierto característico de anélidos y moluscos, donde se reabsorbe agua y otras sustancias, mientras que los desechos se secretan al exterior.
• Túbulos de Malpighi: Presentes en insectos y arácnidos. Son delgados, elásticos y ciegos. Se secretan iones de potasio ($ ext{K}^+$), lo que crea un arrastre osmótico; cuando la orina pasa al recto, el agua y el potasio son reabsorbidos, y los desechos sólidos se eliminan con las heces.

El Riñón de los Vertebrados

Regula la composición y el volumen del fluido corporal. La unidad funcional básica es la nefrona, un filtro por presión conectado al sistema sanguíneo.

1. La sangre llega al riñón por la arteria renal, la cual se divide y ramifica.
2. La sangre arterial llega al glomérulo por la arteriola aferente y sale por la eferente.
3. La sangre pasa a una red de capilares que rodea y suministra sangre a los túbulos y al asa de Henle. Estos capilares reabsorben o secretan sustancias hacia los túbulos.
4. La sangre depurada es recolectada por pequeñas venas que se unen para formar la vena renal.

Filtración Glomerular

El glomérulo actúa como un filtro accionado por presión. Este filtrado va desde las paredes de los capilares hacia el espacio de la cápsula de Bowman. Los eritrocitos y las proteínas son retenidos por ser demasiado grandes para pasar por los poros. El filtrado recorre el sistema de túbulos renales, convirtiéndose en orina.

Reabsorción Tubular

Del volumen filtrado, el agua, los nutrientes y el 60% de las sales son reabsorbidos en el túbulo contorneado proximal. Iones como sodio ($ ext{Na}^+$), potasio ($ ext{K}^+$) y calcio ($ ext{Ca}^{2+}$) se reabsorben mediante bombas iónicas que consumen $ ext{ATP}$.

Secreción Tubular

La nefrona secreta sustancias hacia el filtrado mediante el transporte de compuestos desde la sangre hacia el túbulo contorneado distal (por ejemplo, urea en mamíferos y ácido úrico en reptiles y aves).

Fluidos Internos y Respiración

Medio Interno y Sistemas Circulatorios

El medio interno comprende el líquido intracelular (en el interior de la célula) y el líquido extracelular (que rodea y amortigua a las células), el cual en los animales se divide en plasma sanguíneo y líquido intersticial.

Sistemas Circulatorios en Invertebrados

• Anélidos: Poseen un vaso dorsal y cinco arcos aórticos que impulsan la sangre como si fueran un corazón. Es un sistema circulatorio cerrado.
• Artrópodos: Poseen vasos que comunican con lagunas inundadas llamadas hemocele; el corazón y las vísceras están directamente bañados por la sangre (hemolinfa). Antes de retornar al corazón, la sangre es dirigida por septos a través del cuerpo y los apéndices. Al operar a baja presión, a menudo cuentan con corazones auxiliares o vasos contráctiles.

Tipos de Sistemas Circulatorios en Vertebrados

• Cerrado: Caracterizado por un corazón que bombea sangre hacia arterias, las cuales se ramifican en arteriolas y capilares. La sangre pasa de los capilares a las vénulas y venas para volver al corazón (presente en anélidos, moluscos cefalópodos y vertebrados).
• Simple: La sangre realiza un único recorrido por cada ciclo cardíaco (ej. peces).
• Doble: La sangre realiza dos circuitos (ej. anfibios, aves y mamíferos).
• Incompleto: En el corazón se mezcla la sangre oxigenada y la no oxigenada (ej. anfibios y reptiles).
• Completo: No hay mezcla de sangres (ej. peces, aves y mamíferos).

Comparativa en Vertebrados

• Peces: Sistema cerrado, simple y completo. Poseen un corazón de 2 cámaras (una aurícula y un ventrículo). Los capilares de las branquias ofrecen resistencia al flujo sanguíneo.
• Anfibios: Sistema cerrado, doble e incompleto. Con la eliminación de las branquias intermedias, se establece un circuito sistémico y pulmonar a mayor presión. La aurícula está dividida pero el ventrículo no, por lo que la sangre venosa y arterial se mezclan parcialmente.
• Mamíferos: Sistema cerrado, doble y completo. Corazón con 2 aurículas y 2 ventrículos. La sangre venosa y la arterial están totalmente separadas. Las válvulas evitan el reflujo sanguíneo. Las arterias están revestidas de tejido conjuntivo elástico y laxo, mientras que las venas tienen paredes más finas, menor elasticidad y mayor diámetro. Los capilares conectan venas y arterias a través de paredes de tejido conjuntivo y células endoteliales.

La Respiración

Las superficies respiratorias deben ser delgadas y húmedas para permitir el intercambio gaseoso eficiente.

• Anélidos: Respiración cutánea por difusión directa a través de una piel húmeda, fina y altamente permeable.
• Insectos: Poseen el sistema respiratorio más simple, directo y eficaz, basado en una red de tubos o tráqueas que se ramifican independientemente del sistema circulatorio.
• Peces: Branquias, estructuras delgadas, filamentosas y muy vascularizadas. Utilizan un flujo en contracorriente que optimiza la extracción de oxígeno, donde el agua fluye gracias a una bomba branquial formada por la cavidad bucal y opercular.
• Vertebrados terrestres (Pulmones): Invaginaciones hacia el exterior que requieren un bombeo activo para inspirar y expulsar aire. Los pulmones se dividen en sacos o alvéolos con un endotelio delgado y húmedo. Los conductos aéreos aportan moco con función acondicionadora: filtran el polvo, calientan la temperatura del aire y lo saturan de vapor de agua. Los pulmones poseen tejido conjuntivo elástico y están recubiertos por dos capas llamadas pleuras.
• Aves: Desarrollan parabronquios y un sistema de 9 sacos aéreos conectados a los pulmones, permitiendo un flujo unidireccional de aire fresco tanto en la inspiración como en la espiración. En los alvéolos de otros vertebrados, en cambio, se mezcla el aire residual del ciclo anterior.