Mecanismos de Intercambio Gaseoso: Tipos de Sistemas Respiratorios en el Reino Animal

Sistemas Respiratorios

Piel y Cutículas (Respiración Cutánea)

La piel y las cutículas forman un dispositivo sencillo de intercambio gaseoso. Este mecanismo es generalizado en los animales, pero tiene especial importancia en algunos, como la lombriz de tierra. Muchos animales acuáticos (por ejemplo, los moluscos) efectúan una parte del intercambio gaseoso a través de la piel.

Branquias

Son el órgano respiratorio más extendido en animales acuáticos. Presentan características que demuestran su alta eficacia:

• 1 litro de aire contiene 200 ml de oxígeno, mientras que 1 litro de agua contiene menos de 10 ml.
• El agua es 800 veces más densa que el aire y 50 veces más viscosa (pegajosa).
• El oxígeno se difunde 8000 veces más rápido en el aire que en el agua.

Debido a estas condiciones, las branquias deben ser mecanismos altamente eficaces para el intercambio de gases.

Tipos y Estructura de las Branquias

Las branquias pueden ser externas o internas. Las externas no son muy frecuentes. Las internas son el órgano respiratorio principal de muchos moluscos y peces.

En los peces, las branquias son sostenidas por los arcos branquiales (generalmente cuatro en cada lado), ubicados sobre la cavidad bucal y protegidos por el opérculo.

La gran superficie branquial, junto con las paredes de las láminas (o lamelas), a través de las cuales se verifica el intercambio gaseoso, convierte a las branquias en órganos respiratorios muy eficaces.

Mecanismo de Contracorriente

La sangre fluye unidireccionalmente en las branquias, pero en un sentido contrario al del agua. A este fenómeno se le llama contracorriente, lo que maximiza el intercambio gaseoso.

Tráqueas

Los insectos y algunos arácnidos tienen un sistema respiratorio formado por un conjunto de tráqueas. La tráquea es un tubo circular que se abre al exterior a través de un orificio denominado espiráculo. El tubo principal se va ramificando en traqueolas, que se hacen cada vez más finas, formando capilares aéreos.

Cuanto menor es la distancia entre las células y los capilares, mayor intercambio gaseoso habrá. Los animales que respiran mediante este sistema deben ser de tamaño pequeño.

Pulmones

Los pulmones son cavidades internas muy vascularizadas en las que se realiza un intercambio gaseoso con la atmósfera y con la sangre. Existen dos tipos principales de pulmones:

1. Pulmones de Difusión: Presentes en gasterópodos y arañas. El intercambio gaseoso con la atmósfera se realiza de forma pasiva por difusión.
2. Pulmones de Ventilación: Propios de peces pulmonados y vertebrados terrestres. Requieren mecanismos activos de inspiración y espiración (ventilación).

Respiración en Anfibios y Reptiles

Anfibios (Ranas)

En las ranas, los pulmones son dos sacos de paredes muy delgadas y elásticas. Las ranas respiran con la boca cerrada, inspirando el aire a través de los orificios nasales y guardándolo en la cavidad bucofaríngea, la cual se amplía al bajar la base de la boca.

Los anfibios complementan la respiración pulmonar con una intensa respiración cutánea (a través de la piel) y de la mucosa bucal.

Reptiles

Los reptiles tienen dos pulmones con una mayor cantidad de capilares y una estructura más compleja que los anfibios.

Respiración en Mamíferos

Los pulmones están ubicados en la cavidad torácica y limitados por el diafragma. El aire entra por los orificios nasales y sigue el siguiente recorrido:

1. Cavidades Nasales
2. Faringe
3. Laringe
4. Tráquea
5. Bronquios

Cada bronquio se divide en conductos más estrechos, formando el árbol bronquial. Los últimos conductos son los alveolares, que terminan en los alvéolos pulmonares, formados por una capa de células epiteliales, donde ocurre el intercambio gaseoso final.

Mecanismo de Ventilación (Inspiración y Espiración)

El mecanismo de ventilación se verifica gracias a los cambios de volumen de la caja torácica:

• Inspiración: Ocurre cuando los músculos intercostales y el diafragma se contraen, aumentando el volumen de la caja torácica.
• Espiración: Ocurre cuando los músculos intercostales y el diafragma se relajan, disminuyendo el volumen de la caja torácica y de los pulmones, lo que expulsa el aire.