Intercambio de Gases en Animales: Adaptaciones y Mecanismos

Intercambio de Gases en Animales

¿Por Qué Intercambiar Gases?

El intercambio de gases sostiene la respiración celular, la principal fuente de energía para los animales. La respiración celular convierte la energía de los nutrientes (como el azúcar) en ATP, que suministra energía celular. La respiración orgánica es el proceso por el cual los organismos intercambian gases con el ambiente: toman oxígeno y liberan dióxido de carbono.

Intercambio de Gases y Difusión

El intercambio de gases se basa en la difusión. Todos los organismos que obtienen energía a través de la respiración celular dependen de este proceso para adquirir O₂ y eliminar CO₂. Las adaptaciones para la difusión incluyen:

1. Superficies respiratorias (membranas celulares) siempre húmedas, ya que solo los gases disueltos en agua pueden difundirse.
2. Superficies respiratorias delgadas.
3. Superficies respiratorias con un área superficial grande.

Flujo Masivo

El flujo masivo es el movimiento conjunto de moléculas de aire o agua que fluyen sobre la superficie respiratoria, suministrando O₂ y removiendo CO₂ continuamente.

Adaptaciones Respiratorias

Los animales inactivos pueden carecer de órganos respiratorios especializados. Las esponjas usan células ciliadas para crear corrientes de agua que mueven por flujo masivo a través de sus poros. Los cnidarios (medusas, corales y anémonas) tienen una piel exterior delgada que facilita la difusión y usan células musculares para generar flujo masivo en su cavidad gastrovascular. Los platelmintos intercambian gases a través de su piel permeable o una cavidad gastrovascular.

Sistemas Respiratorio y Circulatorio

Los sistemas respiratorio y circulatorio trabajan en conjunto. El sistema circulatorio acerca los gases a todas las células del cuerpo. Los principales órganos de intercambio de gases incluyen branquias (vertebrados acuáticos e invertebrados), tráqueas (insectos) y pulmones (animales terrestres).

Etapas del Intercambio de Gases

1. El flujo masivo lleva aire o agua a la superficie respiratoria mediante movimientos musculares.
2. El O₂ se difunde del aire/agua a los capilares, mientras que el CO₂ sale de los capilares.
3. El flujo masivo transporta gases entre el sistema respiratorio y los tejidos, bombeados por el corazón.
4. La difusión transfiere O₂ de los capilares a los tejidos y CO₂ de los tejidos a los capilares.

Branquias

Las branquias facilitan el intercambio de gases en ambientes acuáticos. Los anfibios tienen branquias simples. Los moluscos pueden tener nudibranquias (branquias expuestas). Los peces protegen sus branquias bajo el opérculo y utilizan el intercambio a contracorriente.

Estructuras Respiratorias Internas en Animales Terrestres

Las estructuras respiratorias internas protegen las membranas respiratorias. Estas estructuras son las tráqueas en insectos y los pulmones en vertebrados terrestres.

Tráqueas en Insectos

Las tráqueas conducen el aire a través de espiráculos. Se ramifican en tráqueolas que llegan cerca de cada célula, minimizando la distancia de difusión.

Pulmones en Vertebrados

Los pulmones son cámaras con superficies respiratorias húmedas. Los reptiles y mamíferos, cubiertos de escamas y pelo respectivamente, no usan la piel para la respiración. Los anfibios usan branquias (larvas), pulmones (adultos) y respiración cutánea. Algunos, como los sapos, utilizan los tres tipos de respiración. Para compensar la pérdida de respiración cutánea, los anfibios tienen una gran área superficial pulmonar.

Intercambio de Gases en Humanos

El intercambio de gases ocurre en los alvéolos. El oxígeno y el dióxido de carbono se transportan en la sangre mediante diferentes mecanismos.