Los peces, viven en un ambiente en el que el intercambio de gases ocurre por difusión, donde la concentración de oxígeno es mucho menor que en el aire, pero la de dióxido de carbono es mayor. A la vez, tanto la temperatura y salinidad afectan a la solubilidad de los gases. De esta forma, la respiración acuática le representa un 10% de gasto metabólico, mientras que a un humano al respirar en el aire, este coste no pasa del 2%. ¿Cómo lo logran?
Los animales acuáticos, disponen de diferentes superficies respiratorias (cutánea o branquias externa/interna).
Generalmente, los peces (en nuestro hablamos de los teleósteos), tienen una ventilación activa con cilios en donde el movimiento de cilios, flagelos o estructuras semejantes que ayudan al paso del agua o una ventilación activa de carácter muscular, ya que a través de los músculos se genera un flujo unidireccional de agua, aumentando la capacidad de intercambio.
En los teleósteos (una de las infraclases de peces más comunes), exceptuando las formas juveniles, disponen de unasbranquias internas, situadas a ambos lados del animal de modo que separan dos compartimentos funcionales que pueden corresponderse o no con compartimentos anatómicos. En el caso de los teleósteos separan dos compartimentos anatómicos y funcionales como son la boca y el opérculo.
En los teleósteos, la superficie respiratoria, se dispone mediante arcos branquiales de los que salen columnas de filamentos en “v”. Al mismo tiempo, de cada filamento parten, hacia arriba y abajo, lamelas, formando un tamiz por el que se filtrará el agua.
Para explicarlo de una forma más o menos sencilla, en los humanos, el intercambio de gaes, ocurre en los alvéolos pulmonares, entre la vía respiratoria y el sistema circulatorio. En los teleósteos ocurre lo mismo, pero hay un intercambio entre el agua (nuestro aire) y las branquias (nuestros pulmones).
A cada arco branquial llegan ramificaciones de la arteria branquial (una canal aferente y otro eferente), produciendo una circulación de agua a contracorriente (más efectiva, ya que extrae hasta el 60% del oxígeno) o concurrente (menos efectiva, pero mayoritaria).
Fotografía de GastrojosolerLos peces que son muy activos ( túnidos), tienen una superficie relativa de branquias, más grande que los que son menos activos (carpa, lenguado).Otros peces, pueden aumentar la superficie de sus branquias cuando son transportados a un lugar a ambientes donde el oxígeno es menos abundante, a modo de «adaptación fisiológica».
Los peces activos, ventilan sus branquias de manera pasiva y nadan con la boca abierta, sin la necesidad de una bomba respiratoria. La morfología del aparato bucal de la caballa, por ejemplo, la obliga a nadar continuamente porque no puede ventilar suficientemente sus branquias si permanece quieta.
Sin embargo, en gran parte de los teleósteos, existe una ventilación branquial activa, gracias a un mecanismo muscular, que modifica los volúmenes de la cámara oral y de la opercular, con los arcos branquiales en medio.
El ciclo respiratorio
El mecanismo muscular, actúa como un ciclo respiratorio branquial (como nuestra inspiración y espiración).
1.
El músculo de la cavidad bucal se contrae, aumentando el volumen de la cavidad bucal y disminuyendo la presión para la entrada de agua.
Milésimas de segundo después, el músculo de la cavidad opercular se activa, generando una mayor caída de presión y pasando el agua de la cavidad bucal a la opercular, pasando entre las branquias y comenzando a producirse el intercambio.
2.
Dejará de entrar agua por la boca, creándose un gradiente favorable, finalizando el paso de agua desde la cavidad bucal a la opercular
3.
Hay una presión positiva, pero el agua ya comienza a salir por la cavidad opercular, gracias a una presión positiva con respecto al medio.
4.
El músculo de la cavidad bucal se vuelve a contraer, pero no hay flujo de bucal → opercular porque las branquias impiden el reflujo y seguirá saliendo agua por el opérculo.
Efectividad
Aunque este sistema es más efectivo («extrae» hasta un 60% de los gases presentes en el agua), representa un enorme coste metabólico (sobre el 10% de la energía empleada total), además de que no es del todo efectivo, porque no toda el agua que entra por la cavidad bucal pasa por las branquias, ni toda la que pasa por las branquias intercambia gases, aunque bueno como también nos pasa a los humanos.
Por tanto, a nivel general, la mayoría de peces, tienen un sistema respiratorio, similar al de humanos (con una bomba respiratoria), pero con la salvedad de que están en el agua (menor cantidad de oxígeno) y con unas branquias; en lugar de pulmones, que en la escala evolutiva, siguen hasta anfibios (aunque ya reducidos en adultos).
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