Brânquias: características, funções, tipos e importância

As brânquias ou brânquias são os órgãos respiratórios dos animais aquáticos, têm a função de realizar a troca de oxigênio do indivíduo com o meio ambiente. Eles se manifestam de formas muito simples em invertebrados , a estruturas complexas desenvolvidas em vertebrados , consistindo em milhares de lamelas especializadas localizadas dentro de uma cavidade branquial ventilada por um fluxo contínuo de água.

As células demandam energia para funcionar, que é obtida a partir da quebra de açúcares e outras substâncias no processo metabólico chamado respiração celular . Na maioria das espécies, o oxigênio presente no ar é usado como energia e o dióxido de carbono é expelido como lixo.

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Arcos branquiais de um pique europeu (Esox lucius). Por usuário: Uwe Gille [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) ou CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)], do Wikimedia Commons
A maneira pela qual os organismos cumprem a troca de gases com o meio ambiente é influenciada tanto pela forma do corpo quanto pelo ambiente em que vive.

Os ambientes aquáticos têm menos oxigênio que os ambientes terrestres e a difusão de oxigênio é mais lenta que no ar. A quantidade de oxigênio dissolvido na água diminui à medida que a temperatura aumenta e a corrente diminui.

As espécies menos evoluídas não requerem estruturas respiratórias especializadas para satisfazer suas funções básicas. No entanto, nos maiores, é vital ter sistemas de troca mais complexos, para que possam cobrir adequadamente suas necessidades metabólicas.

As brânquias são encontradas em invertebrados e vertebrados, podem ser em forma de fio, laminar ou arborescente, equipadas com numerosos vasos capilares; também as observamos interna ou externamente.

Existem animais que vivem na área costeira, como moluscos e caranguejos, capazes de respirar ativamente com brânquias na água e no ar, enquanto permanecerem molhados. Ao contrário do resto dos organismos aquáticos, eles sufocam quando saem da água, apesar da abundância de oxigênio disponível.

Características gerais

A quantidade de oxigênio presente no ar é de aproximadamente 21%, enquanto na água é dissolvida apenas na proporção de 1%. Essa variação forçou os organismos aquáticos a criar estruturas como brânquias, destinadas exclusivamente à extração de oxigênio.

As brânquias podem se tornar tão eficazes que atingem taxas de extração de oxigênio de 80%, três vezes acima do que ocorre nos pulmões humanos a partir do ar.

Variedade de organismos aquáticos

Esses órgãos respiratórios desenvolvidos em uma enorme variedade de organismos aquáticos, podemos encontrar diferentes tipos de brânquias em moluscos, vermes, crustáceos, equinodermes, peixes e até répteis em determinadas fases do seu ciclo de vida.

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Variedade de formas

Como conseqüência, variam muito em forma, tamanho, localização e origem, resultando em adaptações específicas em cada espécie.

Para animais aquáticos mais evoluídos, o aumento no tamanho e na mobilidade determinou uma maior demanda por oxigênio. Uma das soluções para esse problema foi o aumento da área das brânquias.

Os peixes, por exemplo, têm um alto número de dobras que são mantidas separadas pela água. Isso lhes dá uma grande área de troca de gás, o que lhes permite alcançar a máxima eficiência.

Órgãos sensíveis

As brânquias são órgãos muito sensíveis, suscetíveis a lesões físicas e doenças causadas por parasitas, bactérias e fungos. Por esse motivo, considera-se geralmente que as brânquias menos evoluídas são do tipo externo.

Lesões

Nos peixes ósseos, as brânquias contra altas concentrações de contaminantes químicos, como metais pesados, sólidos em suspensão e outras substâncias tóxicas, sofrem danos morfológicos ou lesões chamadas edemas.

Eles causam necrose do tecido branquial e, em casos graves, podem até causar a morte do organismo devido à alteração da respiração.

Devido a essa característica, as brânquias dos peixes são frequentemente usadas pelos cientistas como importantes biomarcadores de contaminação em ambientes aquáticos.

Funções

A principal função das brânquias, tanto para organismos invertebrados quanto para vertebrados, é realizar o processo de troca gasosa do indivíduo com o ambiente aquático.

Como a disponibilidade de oxigênio é menor na água, os animais aquáticos devem trabalhar mais intensamente para capturar um certo volume de oxigênio, o que representa uma situação interessante, pois significa que muito do oxigênio obtido será usado novamente na busca oxigênio

O homem usa 1 a 2% do seu metabolismo quando está em repouso para obter ventilação dos pulmões, enquanto os peixes em repouso requerem aproximadamente 10 a 20% para efetuar a ventilação das brânquias.

As brânquias também podem desenvolver funções secundárias em certas espécies, por exemplo, em alguns moluscos foram modificadas para contribuir para a captura de alimentos, pois são órgãos que filtram continuamente a água.

Em diferentes crustáceos e peixes, eles também realizam regulação osmótica da concentração de substâncias disponíveis no ambiente em relação ao corpo, encontrando casos em que são responsáveis ​​por excretar elementos tóxicos.

Em cada tipo de organismo aquático, as brânquias têm um funcionamento particular, que depende do grau de evolução e da complexidade do sistema respiratório.

Como eles funcionam?

Brânquias geralmente actuam como filtros que armadilha o O oxigénio 2 que se encontra na água, essencial para cumprir funções vitais, e expelir dióxido de carbono CO 2 resíduos que está presente no corpo.

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Para alcançar essa filtragem, é necessário um fluxo constante de água, que pode ser produzido por movimentos das brânquias externas em vermes, por deslocamentos do indivíduo como os tubarões ou por bombeamento dos opérculos nos peixes ósseos.

As trocas gasosas ocorrem através da difusão pelo contato entre a água e o fluido sanguíneo contido nas brânquias.

O sistema mais eficiente é chamado fluxo contracorrente, onde o sangue que flui através dos capilares branquiais entra em contato com a água rica em oxigênio. É produzido um gradiente de concentração que permite a entrada de oxigênio através das placas branquiais e sua difusão no fluido sanguíneo, ao mesmo tempo em que o dióxido de carbono se difunde para o exterior.

Se o fluxo de água e sangue estivesse na mesma direção, as mesmas taxas de captação de oxigênio não seriam alcançadas, porque as concentrações desse gás se igualariam rapidamente ao longo das membranas branquiais.

Tipos (externos e internos)

As brânquias podem ocorrer na parte externa ou interna do organismo. Essa diferenciação é uma conseqüência principalmente do grau de evolução, do tipo de habitat em que as características particulares de cada espécie são desenvolvidas.

Brânquias externas

As brânquias externas são observadas principalmente em espécies pouco evoluídas de invertebrados e temporariamente nos estágios iniciais do desenvolvimento de répteis, uma vez que as perdem após sofrer metamorfose.

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Axolote mexicano (Ambystoma mexicanum). Por Alexander Baranov, de Montpellier, França (.) [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)], via Wikimedia Commons
Esse tipo de brânquia tem certas desvantagens, primeiro porque são apêndices delicados, propensos a abrasões e atraem predadores. Nos organismos que têm movimento, dificulta a locomoção.

Quando estão em contato direto com o ambiente externo, geralmente são muito suscetíveis e podem ser facilmente afetados por fatores ambientais adversos, como má qualidade da água ou pela presença de substâncias tóxicas.

Se as brânquias estiverem danificadas, é muito provável que ocorram infecções bacterianas, parasitárias ou fúngicas, que, dependendo da gravidade, podem levar à morte.

Brânquias internas

As brânquias internas, por serem mais eficientes que as externas, ocorrem em organismos aquáticos maiores, mas têm diferentes níveis de especialização, dependendo de como a espécie evoluiu.

Eles geralmente estão localizados em câmaras que os protegem, mas precisam de correntes que lhes permitam ter contato constante com o ambiente externo para cumprir as trocas gasosas.

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O peixe também desenvolveu tampas calcárias chamadas opérculos que cumprem a função de proteger as brânquias, atuando como comportas que restringem o fluxo da água e também bombeiam a água.

Importância

As brânquias são essenciais para a sobrevivência dos organismos aquáticos, porque desempenham um papel indispensável para o crescimento celular.

Além de respirar e ser uma parte principal do sistema circulatório, eles podem contribuir para a alimentação de certos moluscos, funcionar como sistemas excretores de substâncias tóxicas e ser reguladores de diferentes íons em organismos tão evoluídos quanto os peixes.

Estudos científicos mostram que indivíduos que sofreram danos ao sistema respiratório branquial, têm um desenvolvimento mais lento e são menores, têm maior probabilidade de sofrer infecções e, às vezes, lesões graves, podem ocorrer até a morte.

As brânquias conseguiram adaptações aos mais diversos habitats e condições ambientais, permitindo o estabelecimento de vida em ecossistemas praticamente anóxicos.

O nível de especialização da guelra está diretamente relacionado à fase evolutiva das espécies, e elas são definitivamente a maneira mais eficiente de obter oxigênio em sistemas aquáticos.

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