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Biología 4.



 


La respiración de los peces

© Roberto Petracini

Branquias.

Para que los peces puedan desarrollar sus actividades vitales (desplazarse, crecer, reproducirse), deben recibir un aporte importante de energía. Este aporte lo obtienen mediante la nutrición y la posterior ruptura química de las grasas y carbohidratos que ingieren. Esta ruptura o degradación, que se denomina oxidación y ocurre a nivel celular, consume oxígeno y produce bióxido de carbono (CO2).
Para satisfacer esos requerimientos energéticos es imprescindible que los peces absorban oxígeno y lo distribuyan a lo largo de su cuerpo, en todas las células. Por su parte el CO2 producido por las células debe ser recogido y desechado en el medio ambiente. Esto no es otra cosa que el mecanismo de respiración que les es común a todos los animales.

Siendo el agua uno de los medios menos apropiados para obtener oxígeno, las diversas familias de peces han debido resolver esta dificultad mediante la elaboración de formas de respiración muchas veces dispares entre sí.

Si tenemos en cuenta que el agua (bien aireada) tiene 25 veces menos oxígeno que el aire, podemos comprender que hacen falta mecanismos muy especializados para obtener una buena oxigenación en la sangre y posibilitar la oxidación a nivel celular.

Algunos peces han evolucionado en formas muy diferentes que otros en lo que hace a la respiración. El caso de los anabántidos y los silúridos es particularmente ilustrativo pues su sistema ha evolucionado en el sentido de extraer el oxígeno directamente del aire atmosférico, a cuyo efecto utilizan un órgano denominado “laberinto”. En ese laberinto se almacena el aire, el cual posteriormente se comprime en la cámara suprabranquial y se introduce por presión en los capilares sanguíneos. Para que esto sea posible, los anabántidos deben primero eliminar el aire contaminado con CO2, lo cual hacen (en forma de una burbuja), poco antes de subir a respirar. Mientras los Betta sp. deben subir a la superficie cada 5 minutos, los Colisa sp., pueden hacerlo cada 70-80 minutos (esto depende de la actividad del pez, de la temperatura, etc).

Por otro lado, los calíctidos del género Corydoras sp. (y todos sus parientes cercanos),  han perfeccionado un sistema de respiración anal, utilizando aire atmosférico, y por su parte otras especies han desarrollado sacos branquiales extendidos (como Saccobranchus fossilis), o la vesícula natatoria similar a un pulmón (Erytrinus unitaeniatus), o canales alimenticios altamente vascularizados (Cobitis taenia) y hasta un verdadero pulmón (el ya mencionado Lepidosiren paradoxus).

Sin embargo, el más refinado órgano respiratorio son las branquias, que en la casi totalidad de los peces está ubicada debajo de una membrana protectora móvil denominada opérculo.



Las branquias constan de una doble fila de filamentos alargados y angostos. Cada filamento contiene varias laminillas transversales planas, cubiertas con células muy delgadas y con abundante provisión de capilares sanguíneos. Estos a su vez corren entre los filamentos aferentes y eferentes.
Cada branquia es soportada por un arco branquial y su borde interior posee los denominados rastrillos expandidos. De este modo, la escasa cantidad de oxígeno que se encuentra disuelto en el agua, es compensado por la gran cantidad de capilares disponibles para el intercambio de gases. Es decir que en ambos lados del pez existen muchos arcos branquiales que soportan una doble fila de numerosos filamentos, cada uno de ellos posee gran cantidad de laminillas repletas de capilares. Todo esto se expone en los dibujos 1 y 2.
Por su parte en el dibujo 3 se muestra el esquema de un filamento para mostrar los capilares dentro de las laminillas y la dirección en que circula el agua y la sangre. Así se comprueba que la sangre va al filamento por la arteria aferente (flechita negra superior), es pasada a la arteria eferente por medio de una multitud de capilares que irrigan cada laminilla. Dentro de las laminillas la sangre se oxigena y fluye desde arriba hacia abajo, mientras el agua que pasa por las laminillas lo hace en sentido contrario. El agua deja el oxígeno y arrastra el CO2. El dibujo 4 muestra la vista frontal del rastrillo, arco y filamentos (los capilares sanguíneos han sido omitidos en el dibujo). 

 Ahora veremos las microfotografías que muestran los arcos, rastrillos y filamentos tal como podríamos observarlos en un microscopio:


Foto 1(arriba): tomada con microscopio electrónico aumento 55x, muestra los rastrillos (R), arcos (A) y filamentos (F). Compárese con el dibujo Nº 2.

Foto 2: (abajo): Parte de la foto del medio aumentada 1200 x. Se muestra una serie de láminas con mayor detalle. Las flechas blancas de la parte inferior señalan las proyecciones en forma de “dedos” que aparecen en el borde de la lámina branquial.

Foto 3 (izquierda): parte de la foto anterior aumentada a 350x, tres filamentos acoplados al arco (A) se ven parcialmente. Cada filamento porta varias láminas.

3 fotos © del Dr. Paúl-Émil Messier (ampliables haciendo clic sobre ellas)

Organización de la Cámara Branquial

El gráfico de la izquierda nos muestra la organización de la cámara branquial de un pez de agua dulce (sección horizontal). Al respirar, el opérculo se cierra contra el cuerpo y los arcos branquiales sobresalen lateralmente, al mismo tiempo que el agua penetra en la boca del pez, abierta en ese momento. Al cerrarse la válvula oral los arcos branquiales se contraen, los opérculos se levantan y el agua es comprimida contra los filamentos. En ese proceso la sangre de las laminillas entrega el CO2 y absorbe el oxígeno del agua. Lo importante de este proceso es que la sangre fluye por las laminillas en el sentido opuesto al flujo del agua sobre los filamentos, produciéndose el denominado “flujo contracorriente” .
En todo este proceso el agua que pasa a través de las branquias pierde el 80% de su contenido en oxígeno, el cual es recogido por el organismo del pez a través de la sangre.
Experiencias de laboratorio han permitido demostrar que si se invierte el sentido del flujo del agua a través de las branquias, los peces solamente asimilan el 20% del oxígeno normal, o sea un 16% del oxígeno del agua.

¿Cómo es entonces que resulta tan efectivo el flujo contracorriente para extraer oxígeno del agua?  No resulta muy sencillo explicarlo, pero podemos inferir que siendo la sangre que está por abandonar las laminillas pobre en potencia para extraer oxígeno (pues ya está poseyendo gran cantidad de oxígeno), es necesario hacerla fluir contra el sentido en que circula el agua, cuyo contenido de oxígeno es alto y bajo su contenido de CO2
De este modo se impide que la sangre, altamente oxigenada, entregue el oxígeno al agua por ósmosis, cosa que ocurriría si la concentración de oxígeno en el agua fuera inferior al de la sangre. El mismo proceso, pero en sentido inverso, es el que permite desprender el anhídrido carbónico de la sangre y entregarla al agua que posee una concentración de CO2 más baja.
Entre otras, esta es una de las razones más valederas para que los peces sean reconocidos como los más diversificados de todos los vertebrados.

Sigue: | La vejiga natatoria y el laberinto
La piel, las escamas, el oído, el sabor y el olfato | Los ojos y la coloración de los peces
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