La experiencia
y tus conocimientos previos te dicen que cada especie tiene mecanismos
particulares que le permiten respirar. Cada una de ellas está adaptada a su
ambiente y han desarrollado estructuras eficientes que les permiten vivir en
él. En este contenido hablaremos de las adaptaciones de los seres vivos en
cuanto a la función de respiración. Ya sabemos que todos los seres vivos
respiramos, y lo hacemos de una forma muy similar. Cuando afirmamos esto nos
referimos a la respiración celular, pues la mayoría de los organismos tienen
células que respiran usando oxígeno que toman del medio. Lo que sí varía
considerablemente es la forma en que lo toman y lo transportan a sus células y
a las estructuras especializadas en el intercambio de gases con el medio; ambos,
estructura y función, conforman lo que se conoce como aparato respiratorio. La historia evolutiva de cada especie es
distinta, por lo que sus estructuras respiratorias también lo son.
ESTRUCTURAS DE RESPIRACIÓN EN LAS PLANTAS
Las plantas,
tanto acuáticas como terrestres, requieren de oxígeno y liberan dióxido de
carbono durante la respiración. En las plantas pluricelulares el aire entra y
sale por los estomas que se encuentran en las hojas y por las lenticelas de los
tallos y las raíces. Los gases del aire se difunden por toda la planta y las
células realizan el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono.
La respiración
celular en las plantas es un proceso opuesto al de fotosíntesis, pues en este
último la planta capta dióxido de carbono y libera oxígeno, mientras que en la
respiración capta oxígeno y desprende dióxido de carbono y agua. Los procesos
se pueden representar así:
Fotosíntesis: dióxido de carbono + agua
+ energía solar > glucosa + oxígeno
Respiración: glucosa + oxígeno > dióxido
de carbono + agua + energía
ESTRUCTURAS
DE RESPIRACIÓN EN ALGUNOS ANIMALES
Los animales
han desarrollado diferentes órganos respiratorios, adaptados al medio donde
viven. Al comparar las estructuras de los diversos organismos se puede apreciar
estas adaptaciones.
En ciertos
organismos muy sencillos, como las esponjas, medusas, y algunos gusanos, el
intercambio de gases es simple, se da por difusión
directa, pues todas las células que los forman están en contacto con el agua.
El oxígeno, que está disuelto en el medio acuático o en la superficie húmeda
del animal, entra a todas las células del cuerpo. Este tipo de respiración es
imposible en animales de estructura más compleja, pues no todas las células se
comunican directamente con la fuente de oxígeno.
La respiración
por branquias es la más común en
animales acuáticos como moluscos, crustáceos y peces. Las branquias son
estructuras con aspecto de pluma, muy plisadas, lo que permite obtener una gran
superficie de contacto con el agua para el intercambio de gases. Esto es muy
importante pues la cantidad de oxígeno en el agua es menor que la del aire. Los
movimientos del cuerpo del animal y de las mismas branquias empujan el agua
haciéndola correr contra la superficie de éstas, donde se realiza el
intercambio de gases.
Algunos
organismos terrestres que viven en ambientes muy húmedos, como es el caso de la
lombriz de tierra y la sanguijuela tienen respiración
cutánea, es decir que el intercambio de gases se lleva a cabo a través de
la piel, y luego el oxígeno se difunde por todas las células del cuerpo.
En los
artrópodos (insectos, miriápodos, arácnidos y crustáceos) las estructuras
respiratorias evolucionaron a la par que la dura e impermeable armadura externa
que los cubre. Los insectos y los miriápodos desarrollaron espiráculos, que son
pequeños orificios que se unen a las tráqueas,
una red de tubos que se ramifican en el cuerpo del animal. La hemolinfa es el líquido interno que
recoge el oxígeno y lo lleva a todas las células del cuerpo. Los arácnidos
(arañas y alacranes) tuvieron una evolución diferente, y en lugar de tráqueas
presentan una estructura que se parece a las hojas de un libro, en las que se
intercambia el oxígeno con el aire.
Los pulmones son estructuras respiratorias
complejas, altamente especializadas en intercambiar gases entre el aire y la
sangre. Los mamíferos, incluso los acuáticos como las ballenas, delfines,
manatíes, lobos marinos y focas, tiene respiración pulmonar, al igual que los
anfibios, los reptiles y las aves.
Los anfibios,
como las ranas, sapos y salamandras, realizan parte del intercambio gaseoso con
el medio a través de la piel, que es sumamente delgada, lisa y siempre está
húmeda, gracias a la actividad de numerosas glándulas que secretan moco —por
eso es que son viscosos y resbaladizos—. Por su tamaño y estructura el oxígeno
captado por la piel no es suficiente, y presentan también branquias y pulmones
dependiendo de su estado de desarrollo. En casi todos los anfibios, el ciclo de
vida es de dos fases: larvaria y adulta. La larva vive en el agua y aprovecha
el oxígeno disuelto en ella a través de branquias, semejantes a las de los
peces. Al llegar a la madurez las pierden y desarrollan pulmones que llenan de
aire bombeándolo por la boca y empujándolo hacia los pulmones.
Los pulmones de
los reptiles (tortugas, serpientes, lagartos, iguanas, etc.) son muy diversos
en comparación con los de otros vertebrados. En los lagartos, iguanas y
cocodrilos, los pulmones están formados por una cámara central de la que salen
una serie cámaras más chicas, lo que le da apariencia de un panal. En algunas
especies, las estructuras respiratorias poseen adaptaciones específicas. Por
ejemplo, en las tortugas acuáticas, por ejemplo, hay membranas mucosas al
costado de la boca, que son capaces de extraer el oxígeno del agua, y en las
serpientes, el pulmón derecho es alargado y el izquierdo es muy pequeño o está
ausente.
Las aves tienen
pulmones pequeños que se comunican con nueve sacos de aire lo que permite que
el flujo de aire sea en una sola dirección con lo que continuamente pasa aire
oxigenado. Esto hace que las aves sean mucho más eficientes en la obtención del
oxígeno que requieren para poder volar. Esta adaptación es muy importante para
algunas aves que vuelan a alturas tales en las que el aire contiene menos
oxígeno.
Los mamíferos
marinos tienen pulmones y se adaptaron para poder estar sumergidos largo tiempo
y desarrollaron dos características más: los sirénidos, como los manatíes,
poseen membranas que cierran sus orificios nasales cuando están sumergidos,
mientras que los cetáceos, como las ballenas y los delfines, tienen uno o dos
orificios nasales, llamados también espiráculos, que están ubicados en la zona
dorsal por donde toman el aire. Otra característica común a los dos grupos es
el aumento de la superficie de contacto de los alveolos, lo que les permite un
mayor intercambio de gases y la captura de oxígeno hacia la sangre.
Las diversas
estructuras y funciones respiratorias que hemos visto son producto de la
evolución, y todas ellas permiten al ser vivo adaptarse al ambiente en el que
habita.
Debes tener en
cuenta que las estrategias para vivir en un ambiente determinado y las
características seleccionadas durante la evolución no siempre son las mismas
entre las especies de una comunidad. Por ejemplo, los delfines y los tiburones
comparten espacios, y ambos son exitosos en el ambiente marino, sin embargo, sus
estructuras respiratorias son muy diferentes. Los tiburones son peces, e
intercambian gases disueltos en el agua a través de las branquias, mientras que
los delfines son mamíferos y poseen pulmones, intercambian gases con el aire
que toman a través de los espiráculos.
Entonces, a pesar de que ambas especies son aptas para vivir en un ambiente
acuático, sus estructuras son diferentes.
El registro
fósil permite explicar que evolucionamos a partir de un ancestro común y que
las líneas evolutivas de muchas especies, como las del ejemplo de la siguiente
actividad, se separaron hace muchísimo tiempo y han seguido rutas evolutivas
muy distintas.
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