Branchie

Le branchie sono gli organi respiratori degli animali acquatici

Quali sono le branchie?

IL branchie, o agallas, sono gli organi respiratori degli animali acquatici, che hanno la funzione di estrarre ossigeno dall'acqua ed espellere l'anidride carbonica all'ambiente.

La quantità di ossigeno presente nell'aria è di circa il 21%, mentre nell'acqua viene sciolta solo in una proporzione dell'1%. Questa variazione ha forzato gli organismi acquatici a sviluppare branchie, rivolte esclusivamente all'estrazione di ossigeno.

Le branchie si trovano negli invertebrati e nei vertebrati.

Ci sono animali che vivono nella zona costiera, come molluschi e granchi, in grado di respirare attivamente con branchie di acqua e aria, purché rimangono bagnate.

A differenza del resto degli organismi acquatici, che sono soffocati quando lasciano l'acqua nonostante l'abbondanza di ossigeno disponibile.

Caratteristiche delle branchie

- Le branchie possono raggiungere i tassi di estrazione dell'ossigeno dell'80%, tre volte sopra quello nei polmoni umani dall'aria.

- Sono presenti in un'enorme varietà di organismi acquatici: ci sono diversi tipi di branchie in molluschi, vermi, crostacei, echinodermi, pesci e persino rettili, in alcune fasi del loro ciclo di vita.

- Variano notevolmente in forma, dimensioni, posizione e origine, con conseguenti adattamenti specifici in ciascuna specie.

- Per gli animali acquatici più evoluti, l'aumento di dimensioni e mobilità ha determinato una maggiore domanda di ossigeno. Una delle soluzioni a questo problema era l'aumento dell'area delle branchie.

I pesci, ad esempio, hanno un numero elevato di pieghe che rimangono separate l'una dall'altra dall'acqua. Ciò dà loro una grande superficie di scambio gassoso, che consente loro di raggiungere la loro massima efficienza.

Può servirti: occipucio: caratteristiche, funzioni, malformazioni

- Sono organi molto sensibili, sensibili a lesioni fisiche e malattie causate da parassiti, batteri e funghi. Per questo motivo, in generale si ritiene che le branchie meno evolute siano esterne.

- Nei pesci ossei, le branchie, di fronte ad alte concentrazioni di inquinanti chimici come metalli pesanti, solidi sospesi e altre sostanze tossiche, subiscono danni morfologici o lesioni chiamate edema.

Questi causano la necrosi del tessuto branchia e nei casi più gravi possono persino produrre la morte dell'animale a causa dell'alterazione della respirazione.

A causa di questa caratteristica, le branchie di pesci sono spesso utilizzate dagli scienziati come importanti biomarcatori dell'inquinamento nei media acquatici.

Funzioni delle branchie

Scambio gassoso

La funzione principale delle branchie, per gli organismi di invertebrati e vertebrati, è svolgere il processo di scambio gassoso dell'individuo con l'ambiente acquatico.

Poiché la disponibilità di ossigeno è inferiore nell'acqua, gli animali acquatici devono lavorare più intensamente per catturare un certo volume di ossigeno, il che significa che gran parte dell'ossigeno ottenuto verrà utilizzato nella ricerca di un nuovo ossigeno.

L'umano, a riposo, usa dall'1 al 2% del suo metabolismo per raggiungere la ventilazione dei polmoni, mentre il pesce a riposo richiede circa il 10-20% per eseguire la ventilazione delle branchie.

Funzioni secondarie

Le istinti possono anche sviluppare funzioni secondarie in alcune specie, ad esempio, in alcuni molluschi sono state modificate per contribuire alla cattura degli alimenti, poiché sono organi che filtrano continuamente l'acqua.

In diversi crostacei e pesci, eseguono la regolazione osmotica della concentrazione di sostanze disponibili nell'ambiente in relazione al corpo, trovando casi in cui sono responsabili degli elementi tossici escreti.

In ogni tipo di organismo acquatico le branchie hanno un funzionamento particolare, che dipende dal grado di evoluzione e dalla complessità del sistema respiratorio.

Come funzionano le branchie?

In generale, le branchie funzionano come filtri che catturano ossigeno (o₂) che si trova in acqua ed espelle l'anidride carbonica (CO₂) come rifiuti.

Può servirti: anatomia sistematica: storia, quali studi, tecniche, metodi

Per raggiungere questa filtrazione, è richiesto un flusso costante di acqua, che può essere prodotto dai movimenti delle branchie esterne nei vermi, da spostamenti dell'individuo, come si comportano gli squali o dal pompaggio degli operatori nel pesce osseo nell'osso pescare.

Lo scambio di gas si verifica attraverso la diffusione del contatto tra acqua e liquido ematico contenuto nelle branchie.

Il sistema più efficiente è chiamato flusso controcorrente, in cui il sangue che scorre attraverso i capillari di branchie viene a contatto con l'ossigeno ricco.

Esiste un gradiente di concentrazione che consente l'ingresso di ossigeno attraverso i fogli di branchia e la sua diffusione nel liquido ematico, allo stesso tempo in cui l'anidride carbonica viene espulso all'estero.

Se il flusso di acqua e sangue fosse nella stessa direzione, gli stessi tassi di raccolta dell'ossigeno non sarebbero raggiunti, perché le concentrazioni di questo gas verrebbero rapidamente abbinate lungo le membrane delle branchie.

Tipi di branchie

Le branchie possono verificarsi sulla parte esterna o interna dell'organismo. Questa differenziazione è una conseguenza principalmente del grado di evoluzione, del tipo di habitat in cui si sviluppa e delle caratteristiche particolari di ciascuna specie.

Branchie esterne

Le branchie esterne sono principalmente osservate in piccole specie evolute di invertebrati e temporaneamente nelle prime fasi dello sviluppo dei rettili, poiché le perdono dopo aver sofferto di metamorfosi.

Ajolote messicano (Ambystoma mexicanum). Fonte: Wikimedia Commons

Questi tipi di branchie hanno alcuni svantaggi: in primo luogo, perché sono delicate appendici, sono soggetti ad abrasioni e attirano predatori. Negli organismi che hanno movimento, ostacola la loro locomozione.

Quando sono in contatto diretto con l'ambiente esterno, di solito sono molto sensibili e possono essere facilmente influenzati da fattori ambientali avversi, come la scarsa qualità dell'acqua o dalla presenza di sostanze tossiche.

Può servirti: osmolarità urinaria

Se le branchie sono danneggiate, è molto probabile che si verifichino infezioni batteriche, parassita o fungine, che a seconda della gravità, possano produrre morte.

Branchie interne

Le branchie interne, perché sono più efficienti di quelle esterne, sono presentate in organismi acquatici più grandi, ma hanno diversi livelli di specializzazione, a seconda di quanto sia evoluto la specie.

Questi sono generalmente situati nelle telecamere che li proteggono, ma hanno bisogno di correnti che consentono loro di avere un contatto costante con l'ambiente esterno per soddisfare lo scambio di gas.

Il pesce ha anche sviluppato tapas calcaree, chiamate operculos, che svolgono la funzione di protezione delle branchie, che agiscono come cancelli che limitano il flusso d'acqua e pompano anche l'acqua.

Importanza delle branchie

Le branchie sono fondamentali per la sopravvivenza degli organismi acquatici, perché svolgono un ruolo indispensabile per la crescita cellulare.

Oltre a respirare ed essere un pezzo primario del sistema circolatorio, possono contribuire all'alimentazione di determinati molluschi, funzionano come sistemi escretori di sostanze tossiche ed essere regolamentari di ioni diversi negli organismi come evoluti come pesci.

Studi scientifici dimostrano che le persone che hanno subito danni al sistema respiratorio di branchie, hanno uno sviluppo più lento e sono più piccoli, hanno maggiori probabilità di subire infezioni e, in caso di lesioni gravi, può verificarsi fino alla morte.

Le branchie hanno fatto adattamenti agli habitat e alle condizioni ambientali più diverse, consentendo l'istituzione della vita in ecosistemi praticamente anossici (senza ossigeno).

Il livello di specializzazione delle branchie è direttamente correlato alla fase evolutiva della specie e sono il modo più efficiente per ottenere ossigeno nei sistemi acquatici.

Riferimenti

1. Cruz, s. e Rodríguez, e. (2011). Anfibi e cambiamento globale. Siviglia University. Estratto da Bioscripts.netto
2. Fanjul, m. e m. Hiriart (2008). Biologia funzionale degli animali e. Redattori del 21 ° secolo.