LOS SISTEMAS RESPIRATORIOS

LOS SISTEMAS RESPIRATORIOS

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OMO YA SABES, EN LOS ORGANISMOS SENCILLOS no existen órganos especializados para realizar el inter­cambio gaseoso. En cambio, los organismos como las plantas y los animales necesitan mayor cantidad de oxígeno, debido a su tamaño y complejidad estructural; además necesitan sistemas respiratorios con estructuras especializadas, encargadas de rea­lizar el intercambio gaseoso (entrada de oxígeno y salida de dió­xido de carbono). Estas estructuras pueden variar si el organismo es terrestre o acuático.

• El SISTEMA RESPIRATORIO EN LAS PLANTAS

Las plantas, al igual que cualquier ser vivo, respiran para obtener la energía que necesitan para realizar sus múltiples funciones, como la elaboración de alimentos, el crecimiento y el transporte de sustancias.

Las plantas poseen respiración aerobia, lo que significa que utilizan oxígeno molecular. El intercambio de gases con el medio se realiza prin­cipalmente en las hojas, aunque, ocasionalmente, en algunas plantas (como el cactus) esta función se realiza en el tallo.

Las principales estructuras que intervienen en el intercambio gaseo­so son los estomas, las lenticelas y los neumatóforos.

• Los estomas son pequeños poros, a través de los cuales se difun­den —entre la atmósfera y la planta— los gases como el oxígeno, el dióxido de carbono y el vapor de agua (fig. 1). Los estomas se encuentran dispersos en el envés de las hojas (por debajo) y en la epidermis de los tallos jóvenes y se comunican con unas cavidades situadas, debajo de ellos, en los tejidos más profundos de la hoja, llamadas espacios subestomáticos.

La abertura o estoma está compuesta por un par de células en forma de media luna, llamadas células oclusivas o estomáticas. Estas controlan la apertura y el cierre de los estomas, cambiando su forma, según la humedad y la temperatura del lugar donde se encuentre la planta.

Bajo condiciones normales, los estomas de la mayoría de las plan­tas están abiertos durante el día y cerrados durante la noche. Al abrirse los estomas por la mañana, se produce una entrada de dió­xido de carbono que se acelera a medida que se consume el pro­ducido en el interior de la hoja en la respiración nocturna. A la vez tiene lugar una salida de vapor de agua (transpiración) que se hace más rápida al aumentar la insolación.

• Las lenticelas son aberturas de forma ovalada, localizadas en la superficie del tallo o en algunos frutos, como la manzana. Las len­ticelas están en comunicación con las capas internas del tallo y de los frutos.

• Los neumatóforos son aberturas ubicadas en las raíces de las plantas acuáticas, adaptadas para llevar a cabo la función respi­ratoria; estas raíces se elevan para permitir el intercambio gaseo­so. Los neumatóforos son propios de las plantas de terrenos inundados o pobres en aireación. El mangle es un ejemplo de este tipo de plantas.

• LOS SISTEMAS RESPIRATORIOS EN LOS ANIMALES

Los animales poseen respiración aerobia, para la cual necesitan oxí­geno molecular. El intercambio de gases con el medio, en organismos . de mayor tamaño, se realiza principalmente por medio de órganos espe­cializados, aunque, en algunos casos, este intercambio se lleva a cabo a través de la superficie corporal del organismo.

Los órganos respiratorios especializados que requieren los animales de mayor tamaño deben permitir:

• Tomar el oxígeno del medio y expulsar el dióxido de carbono. Este proceso se denomina respiración externa

» Distribuir el oxígeno adquirido a todas las células del cuerpo y reco­ger de ellas el dióxido de carbono. Este proceso se denomina res­piración interna.

Una vez que el organismo ha captado el oxígeno del medio, ocurre el transporte de oxígeno en la sangre. Este mecanismo de transporte se hace por medio de unas sustancias químicas llamadas pigmentos. Muchos invertebrados presentan pigmentos en sus líquidos circulato­rios: por ejemplo, los gusanos marinos poseen pigmentos de hierro (clorocruorina); los moluscos y los artrópodos presentan pigmentos de cobre (hemocianina). Estos pigmentos ayudan a transportar el oxígeno a las células.

En vertebrados, como el hombre, el oxígeno es transportado por una sustancia que contiene hierro, llamada hemoglobina. La hemoglobina no se encuentra libre en la sangre, sino encerrada en los glóbulos rojos. Cuando la hemoglobina se asocia con el oxígeno, forma un complejo denominado oxihemoglobina. La oxihemoglobina lleva el oxígeno hasta las células; al "descargarlo" se convierte de nuevo en hemoglobi­na, la cual puede volver a captar oxígeno en los pulmones. Cada molé­cula de hemoglobina puede captar cuatro moléculas de oxígeno. El dióxido de carbono, que es expulsado por las células, es captado por la hemoglobina en el momento que "descarga" el oxígeno en la célula. Al captar el dióxido de carbono, la hemoglobina forma un complejo lla­mado carboxihemoglobina (fig. 4). La mayor parte del dióxido de car­bono es transportado por el plasma sanguíneo.

respiración directa

En este sistema respiratorio, el intercambio gaseoso se realiza a tra­vés de las membranas de las células, que componen la superficie del cuerpo del organismo. Los gases como el oxígeno y el dióxido de car­bono se transportan por difusión. Este tipo de respiración se presenta en los poríferos (esponjas) y en los celenterados (medusas

respiración cutánea

En esta forma de respiración, el intercambio gaseoso se hace a tra­vés de la piel hasta alcanzar los vasos sanguíneos. Debajo de la superfi­cie del organismo, existe una fina capa de capilares, de modo que el oxígeno y el dióxido de carbono se transportan por difusión hasta su interior. Una vez adentro, el oxígeno o el dióxido de carbono se trans­portan por la sangre del animal hasta el resto de las células. Este tipo de respiración lo poseen animales invertebrados como la tenia y el cara­col (flg. 5a) y vertebrados como los anfibios.

respiración traqueal

En esta forma de respiración, el intercambio gaseoso se realiza por medio de tráqueas (flg. 5b). Las tráqueas son sistemas de tubos rígidos que llevan el aire directamente a las células y se comunican con el exte­rior del organismo por medio de dos pequeños poros llamados espiráculos, localizados a cada lado del abdomen del organismo. El aire penetra por los espiráculos, pasando a través de sacos o cavidades. Para que los gases entren y salgan del cuerpo, el organismo contrae las pare­des abdominales, de tal forma que, mientras unos espiráculos se cierran, otros se abren, impulsando así el aire hacia las células. Este tipo de res­piración lo poseen los artrópodos de vida terrestre como las arañas, los ciempiés y los insectos.

respiración branquial

En esta forma de respiración, propio de los animales acuáticos, el inter­cambio gaseoso se realiza en las branquias o agallas. Las branquias son sistemas de repliegues delgados de la piel, atravesados por una gran can­tidad de vasos sanguíneos; están protegidas por una cubierta llamada opérculo Ifig. 6). El intercambio gaseoso se realiza por difusión, cuando el agua entra en contacto con las branquias; las branquias extraen el oxí­geno disuelto en el agua y expulsan el dióxido de carbono, cada vez que el organismo toma agua por la boca y la impulsa a través de ellas. Dependiendo de su localización, las branquias pueden ser externas o inter­nas. Este tipo de respiración lo poseen animales como la estrella de mar, la langosta, las ostras y algunos peces y larvas de anfibios.

respiración pulmonar

En esta forma de respiración, el intercambio gaseoso se realiza en los pulmones. La estructura de los pulmones es variable en los animales vertebrados terrestres.

• En los anfibios y los reptiles, los pulmones están constituidos por sacos huecos. En el caso de los anfibios, estos sacos se llenan cuan­do el animal "traga" aire. En el caso de los reptiles, los sacos se lle­nan y vacían por cambios de volumen en la cavidad del cuerpo; estos cambios se deben a ciertos desplazamientos de las costillas, provo­cados por movimientos musculares. ^?

• En las aves, los pulmones son pequeños y compactos, pero con una estructura muy compleja, pues se comunican con sacos aéreos que ocupan grandes regiones del cuerpo, e incluso pueden penetrar hasta los huesos.

• En los mamíferos, los pulmones consisten en un árbol respirato­rio ramificado; cada rama del árbol termina en un racimo de peque­ños sacos llamados alvéolos pulmonares. En los alvéolos se lleva a cabo el intercambio gaseoso.