Tipos de respiración
La respiración es un proceso
vital el cual consiste en la entrada de oxígeno al cuerpo de un ser vivo y la
salida de dióxido de carbono del mismo, así como al proceso metabólico de
respiración celular, indispensable para la vida de los organismos aeróbicos.
Según los distintos hábitats, los
distintos seres vivos aeróbicos han desarrollado diferentes sistemas de
hematosis: cutáneo, traqueal, branquial, pulmonar. Consiste en un intercambio
gaseoso oxígeno, necesario para la respiración celular, y se desecha dióxido de
carbono y vapor de agua, como producto del proceso de combustión del
metabolismo energético.
Plantas y animales, lo mismo que
otros organismos de metabolismo equivalente, se relacionan a nivel
macroecológico por la dinámica que existe entre respiración y fotosíntesis. En
la respiración se emplean el oxígeno del aire, que a su vez es un producto de
la fotosíntesis oxigénica, y se desecha dióxido de carbono; en la fotosíntesis
se utiliza el dióxido de carbono y se produce el oxígeno, necesario luego para
la respiración aeróbica.
La reacción química global de la
respiración es la siguiente:
C6 H12 O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energía (ATP)
La respiración no es solamente
una actividad de los pulmones. Todo el organismo respira a través del pulmón.
Quien captura el oxígeno y quien expulsa el dióxido de carbono es todo el
organismo. Sus miles de millones de células consumen oxígeno incansablemente
para liberar de los glúcidos (azúcares) la energía necesaria e indispensable
para realizar sus actividades.
Respiración pulmonar.
La respiración pulmonar es propia
de los mamíferos, reptiles, anfibios y aves, los órganos que realizan este tipo
de respiración son los pulmones, que son una especie de sacos rodeados de vasos
capilares que realizan el intercambio gaseoso. Los pulmones oxigenan la sangre
mediante los vasos capilares y ésta es conducida hacia el corazón para ser
circulada en todo el cuerpo. Los pulmones se conectan al exterior mediante
conductos tubulares que generalmente reciben el oxigeno a través de orificios
nasales.
La respiración humana consta
básicamente de los siguientes procesos:
Inhalación y exhalación: la
entrada y salida de aire a nuestros pulmones.
hematosis: intercambio gaseoso en
los alvéolos pulmonares.
Transporte de oxígeno a las
células del cuerpo.
Respiración celular.
En el proceso de inhalación,
llevamos oxígeno a la sangre y expulsamos el aire con el dióxido de carbono de
desecho. En la inhalación también llevamos consigo una gran cantidad de
elementos contaminantes y polvo, pero la nariz cuenta con una serie de cilios
(pelos) que sirven de filtro para retener aquellos de mayor tamaño. De ahí, que
se recomienda realizar el proceso de respiración por la nariz. La boca no
cuenta con estos filtros y desde luego no está preparada para retener ese tipo
de partículas nocivas para nuestra salud.
Respiración branquial.
La respiración branquial es
aquella que se lleva a cabo a través de las branquias (estructuras que también
se conocen con el nombre de “agallas”). Una gran cantidad de animales acuáticos
dispone de estos órganos que permiten absorber el oxígeno que se encuentra en
el agua y eliminar el dióxido de carbono.
Los peces, de este modo, usan las
branquias para la absorción de oxígeno, que luego pasa a la sangre y llega a
los tejidos. El proceso de respiración se completa cuando el animal expulsa el
dióxido de carbono que se produce en la respiración celular.
Mientras que los pulmones que
tienen los seres humanos y otros mamíferos son internos, las branquias son
externas. Estos órganos respiratorios sirven para comenzar un proceso que luego
continúan los tejidos, donde a nivel celular las mitocondrias (orgánulos
celulares) trabajan en la producción del dióxido de carbono que finalmente se
elimina.
Para que los gases puedan
intercambiarse con éxito, es necesario que no existan barreras entre el agua
que ingresa y las células de la epidermis; por esta razón, incluso en aquellas
especies cuya piel presenta fuertes escamas, los tejidos de las branquias son
frágiles y blandos. En cuanto a su anatomía, podemos distinguir entre dos
formas de branquias:
* una que se compone de una
ramificación de apéndices de un gran tamaño (relativo al del animal). Esta se
aprecia en anélidos, larvas de tritones y salamandras, moluscos y larvas de
insectos;
* una que consiste de hendiduras
que comunican el tubo digestivo con el exterior, la cual podemos observar en
los vertebrados acuáticos a los que denominamos peces. Se ven como láminas que
se superponen y recorren los vasos sanguíneos.
La respiración branquial, de
todos modos, se desarrolla de distintas maneras de acuerdo a la especie. Los
peces que cuentan con un esqueleto óseo se encargan de bombear el agua desde la
zona bucofaríngea hasta una cavidad que se encuentra debajo del opérculo (una
aleta que protege las branquias gracias a su dureza, y que se abre cuando se cierra
la boca para permitir el flujo de agua con poca presión). En ese recorrido, el
agua atraviesa las branquias que se encargan de la absorción del oxígeno y de
su posterior distribución a todo el cuerpo a través de la sangre.
Respiración traqueal.
En ciertas especies, como el ser
humano, la tráquea es el sector de las vías de respiración que se extiende
entre los bronquios y la laringe. En los insectos, en cambio, se denomina
tráquea a los conductos ramificados que forman su aparato respiratorio.
La respiración traqueal, por lo
tanto, es aquella que llevan adelante los insectos, los arácnidos y otros seres
vivos haciendo uso de estos órganos. Las tráqueas dan lugar a un sistema
compuesto por estos conductos, los cuales ingresan en los tejidos. De esta
manera, el oxígeno llega a las células de manera directa y no interviene el
aparato circulatorio.
Esto quiere decir que, a través
de la respiración traqueal, el aire se moviliza sin llegar al líquido
circulatorio conocido como hemolinfa (que cumple una función análoga a la
sangre en el ser humano y en el resto de los vertebrados). Mediante las
tráqueas, los gases ingresan en las células sin otra intermediación.
Las tráqueas están conectadas al
exterior mediante espiráculos o estigmas, que es el nombre que reciben los
poros que se abren y se cierran. De este modo, el aire ingresa por los
espiráculos, pasa a las tráqueas y circula por estos conductos. Luego llega a
las ramificaciones estrechas de las tráqueas, conocidas como traqueolas, que
ingresan en las células. En las traqueolas, finalmente, se produce el
intercambio de dióxido de carbono, oxígeno y otros elementos
Veamos los tres elementos
fundamentales del sistema traqueal en detalle:
* espiráculos: también llamados
estigmas, como se menciona anteriormente, son poros de forma redondeada que
pueden contar con una cavidad estructurada a base de espinas o pelos que
reducen al máximo la pérdida de agua y bloquean el ingreso de parásitos y
polvo, o bien que se abren de manera directa al exterior. Es importante
mencionar que los espiráculos tienen más de un sistema de cierre y que en cada
orden de insectos pueden estar distribuidos de forma diferente, aunque suele
haber un par por cada segmento de su cuerpo;
* tráqueas: se trata de tubos
huecos que permiten la circulación de los gases usados en la respiración.
Cuentan con un revestimiento de cutícula y un espiral de anillos que sirven de
refuerzo y sostén para evitar un eventual colapso. A lo largo de toda su
extensión, presentan un tejido permeable a los gases y pueden tener sacos
aéreos, o sea cámaras capaces de almacenar aire y dilatarse, los cuales
resultan muy útiles durante el vuelo;
* traqueolas: es el tercero de
los componentes de la respiración traqueal y consiste en la ramificación de las
tráqueas, las cuales se afinan y permiten el transporte de gases metabólicos en
ambas direcciones con los tejidos.
Dado que la respiración traqueal
es usada por tantas especies diferentes, existen variaciones a dicho sistema,
como el que presentan ciertos insectos acuáticos, los cuales tienen
traqueobranquias, estructuras branquiales que poseen una capa muy delgada de
cutícula en su exterior y que dan lugar a un intercambio directo de gases por
medio del tegumento.
La respiración cutánea (es decir
a través de la piel) es propia de los anélidos, anfibios (en combinación en
estos dos casos con otro tipo de respiración) y de ciertos equinodermos.
En este tipo de respiración hay
que distinguir el tegumento corporal, que configura la estructura respiratoria,
y la piel, a través de la cual se realiza el intercambio gaseoso, la cual debe
ser muy fina, húmeda y estar bien irrigada por el medio interno del animal.
El intercambio gaseoso se realiza
a través de la epidermis, siempre y cuando la cutícula externa esté húmeda;
algo que se consigue porque están intercaladas entre las células cúbicas del
epitelio (de una sola capa), hay células glandulares.
Los animales que respiran por la
piel o por tegumento viven en el medio acuático o en lugares muy húmedos, ya
que solo en estos ambientes es eficaz. Poseen este tipo de respiración las
lombrices de tierra; medusas y anémonas; los sapos y las ranas.
La respiración cutánea junto a la
branquial, traqueal y pulmonar, uno de los cuatro tipos de respiración que
pueden presentar los animales. Consiste en realizar el intercambio gaseoso a
través de la piel o de ciertas áreas como la cavidad bucal o en cavidades
internas que, repletas de agua, constituyen los llamados pulmones acuáticos de
holoturias y ciertos moluscos gasterópodos.
Los anfibios, cuando se
encuentran en estado larvario, respiran en el interior del agua a través de
branquias; cuando sufren su metamorfosis para entrar en la edad adulta, pierden
esas branquias y desarrollan unos pulmones para poder respirar en tierra. Poseen
una epidermis muy fina y una dermis bien vascularizada para poder transportar
el oxígeno a todo el cuerpo a través de la sangre.
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