IED Serrezuela, 2013

1. NUTRICIÓN, RESPIRACIÓN 4
Respiración organísmica en algunos invertebrados
Esponjas
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esponjas.html
Las esponjas se cuentan entre los animales más simples que conocemos. Son
criaturas que en su fase adulta son sésiles, es decir, se encuentran fijas contra el
sustrato del lecho marino de manera permanente, por lo cual no pueden buscar
alimento de manera activa.
Las esponjas no poseen órganos, ni siquiera un sistema de tejidos realmente
especializados, y de hecho la cantidad de tipos de células diferentes se pueden
contar con los dedos de una mano.
Las características evolutivas de las esponjas se encuentran adaptadas para obtener
todo lo que requieran a partir del agua, o mejor dicho a partir del filtrado de esta.
Como hemos mencionado anteriormente, la expresión respiración conlleva a
confusiones, aunque en ingles no lo es tanto ya que ellos utilizan el término (breath)
para la respiración organísmica, definida como el intercambio de gases entre un
organismo y su medio ambiente. Mientras que utilizan el termino (respiration) para
la respiración celular, proceso de reacciones metabólicas encaminadas a la
obtención de energía a partir de los alimentos y otras sustancias químicas como el
oxígeno molecular.
Las esponjas respiran celularmente igual que cualquier otro animal, pero no poseen
órganos especializados para realizar la respiración organísmica; y al igual que la
mayoría de los animales con tejidos pequeños o muy delgados, simplemente
respiran a través de su superficie por transporte pasivo a través de las membranas
celulares.
Cnidarios
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cnidarios.html
Las medusas, las hidras, las anémonas y los pólipos de coral; todos pertenecen al
gran grupo de los cnidarios o celenterados.
Estos animales se caracterizan por una simetría radial y por un tracto
gastrointestinal en forma de saco, donde la boca funciona al mismo tiempo como
ano.
Por lo general, los tejidos de los cnidarios son los bastante pequeños y delgados
como para realizar el intercambio de gases a través de la superficie de sus cuerpos
mediante el trasporte pasivo a través de la membrana.
No poseen un sistema de órganos especializado para el intercambio de gases,
aunque el tejido gástrico de la bolsa digestiva en ocasiones puede presentar
problemas. Muchas esponjas agotan el oxígeno contenido en su tracto gástrico, por
lo que deben regurgitar los restos de alimento aun cuando no haya terminado de ser
digerido.
Algunos tipos de esponjas son capaces de bombear agua desde y hacia las cavidades
gástricas y así controlar la cantidad de agua fresca en su interior.
Mientras que las esponjas que poseen endosimbiontes vegetales pueden
experimentar el problema opuesto, al producir demasiado oxigeno pueden
experimentar problemas de mutaciones inducidas por este. Por esa razón estas
esponjas producen una gran cantidad de antioxidantes para lidiar con él.
Platelmintos
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Los gusanos planos son animales arcaicos, con cuerpos blandos y pequeños, la
mayoría de ellos no están confinados, por lo que sus superficies pueden realizar el
intercambio de gases por transporte pasivo.
Es interesante anotar que, algunos gusanos planos pueden realizar todo el transporte
de sustancias que requieren a través de sus superficies como en el caso de los
cestodos parasíticos como las tenias.
Nemátodos
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nematodos.html
Los gusanos redondos son animales arcaicos, con cuerpos blandos y pequeños, la
mayoría de ellos no están confinados, por lo que sus superficies pueden realizar el
intercambio de gases por transporte pasivo.
Existen formas tanto de vida libre, simbióticas como parasíticas. Sin embargo hay
que recordar que son el grupo de animales con más especies en el planeta, por lo
que sus modos de vida son extremadamente diversos.
Anélidos
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anelidos.html
A pesar de que es algo muy similar a los otros dos tipos de gusanos, los anélidos
son animales más complejos, algunos incluso poseen un sistema circulatorio
cerrado con un pigmento transportador de oxígeno como la hemoglobina o la
clorocruorina. Esto implica que en este tipo de gusanos empezamos a ver una
separación entre la respiración externa (ventilación) y la respiración interna
(perfusión). El sistema circulatorio cerrado se encarga de la perfusión.
La ventilación por otro lado se lleva a cabo de maneras diversas dependiendo de
dónde vive el animal. En tierra, por ejemplo los gusanos segmentados llevan a cabo
su respiración organísmica a través de la superficie de la piel a través de transporte
pasivo. Pero los gusanos marinos pueden realizarlo a través de elongaciones
especializadas de su superficie (branquias) o a través del recto.
Moluscos
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moluscos.html
La mayoría de los moluscos poseen solo un par de branquias, y algunos solo poseen
una. Por lo general, las branquias poseen forma de pluma, aunque en algunas
especies los filamentos de esta “pluma” solo se encuentran a un lado.
Cada pluma posee un vaso sanguíneo capilar que está conectado al hemócelo y una
vía hacia el corazón.
Respiración organísmica enen los artrópodos
Branquias y su relación con las alas
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alas.html
Las branquias pueden ser definidas como elongaciones de tejido especializado en el
intercambio de gases mediante una gran inervación de capilares sanguíneos.
Sin embargo, las branquias y los genes que las construyen son mucho más flexibles
en los crustáceos de lo que uno podría esperarse. Por ejemplo, en este artículo de
investigación (enlace →) se demuestra que, los genes que construyen las branquias
en los artrópodos acuáticos, también están relacionados con la formación de las alas
en los insectos alados, esto es, que las branquias se modificaron de forma tal para
formar las alas.
Sin embargo, este no es el fin de la historia, en el mismo artículo también se ha
realizado el análisis para las branquias de los quelicerados y se ha encontrado que
los genes que controlan la formación de las branquias en forma de libro en el
cangrejo de herradura regulan la formación de los pulmones en libro, la tráquea
tubular lateral y los espineretes, todas estructuras aparentemente nuevas que utilizan
las arañas para respirar o para tejer sus redes.
El sistema de tráqueas y la limitación del tamaño de los artrópodos
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limitacion.html
En tierra, los artrópodos no pueden utilizar las branquias, debido a que estas
colapsan sin el efecto de flotabilidad del agua. Es por esta razón que han generado
una interesante adaptación.
A diferencia de los mamíferos que respiramos por sistemas asociados a nuestros
tractos gastrointestinales, el aparato respiratorio de los artrópodos terrestres está
asociado a su coraza, se trata de una serie de tubos huecos que penetran hasta lo
más profundo del cuerpo del animal, proveyendo un intercambio de gases.
En cierto sentido el proceso recuerda a los estomas de las plantas, pero en este caso,
los orificios de entrada y salida se llamarán espiráculos.
Los gases fluyen a través de las tráqueas y salen o ingresan por los espiráculos sin
ninguna ayuda muscular en la mayoría de los casos. Esto quiere decir que los
artrópodos terrestres no pueden forzar la entrada o salida de gases y que dependen
de la difusión normal de los gases para respirar.
Lo anterior posee importantes consecuencias, la primera es que si el artrópodo
quiere hacerse más grande, la tubería (tráqueas) debe hacerse más grande aun. La
relación volumen, área y tamaño pronto hace que el tamaño de las tráqueas limite el
espacio para los músculos lo que a su vez empieza a limitar la movilidad del
animal.
Lo anterior impone una restricción al tamaño de los artrópodos.
Sin embargo, existe una manera elemental de que los artrópodos se hagan más
grandes con su sistema de tráqueas, y es simplemente una mayor disponibilidad de
oxígeno.
Pulmones en libro y sacos aéreos
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Los sacos aéreos en los insectos cumplen su función durante la muda (ecdisis), en
este momento, los espiráculos de cierran y el insecto corre el riesgo de ahogarse con
si piel vieja. En estos momentos los sacos aéreos, los cuales son elongaciones y
ensanchamientos internos de las tráqueas se llenan de aire, como si fueran
pulmones, permitiéndole al insecto realizar sus necesidades metabólicas mientras
realiza la muda.
Por otro lado, tenemos los pulmones en libro, un órgano respiratorio especial de los
arácnidos terrestres como las arañas y los escorpiones. Cada uno de estos órganos
es encontrado en el interior de la zona ventral del abdomen en una cavidad llena de
aire llamada atrio y se conecta al exterior a través de un pequeño orificio o
espiráculo.
A pesar de su nombre, los pulmones en libro no están relacionados con los
pulmones de los vertebrados terrestres, su nombre describe su estructura. Se trata de
una cámara con elongaciones de tejidos ordenadas como si fueran las hojas de un
libro llenas de hemolinfa donde ocurre el intercambio de gases.
Sin embargo es bueno anotar que algunas especies de arañan también dependen del
sistema de tráqueas, de manera parcial o incluso de manera total.