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Adaptaciones en la respiración de los seres vivos
La respiración es un proceso básico de todos los seres vivos y para poder llevarla
a cabo cada especie cuenta con adaptaciones, de acuerdo al ambiente en el que
vive. Por ejemplo una adaptación específica de un organismo terrestre puede
resultar inadecuada o insuficiente para un organismo acuático.
Como sabemos otra cuestión determinada por el ambiente donde se encuentran
los seres vivos es la diferenciación de dos tipos de respiración: la anaerobia (en
ausencia de oxígeno) o aerobia (en presencia de oxígeno).
Respiración anaeróbica. Es un tipo de metabolismo poco común, exclusivo de
ciertos microorganismos en el que no se usa el oxígeno para el proceso de
respiración. No debe confundirse con la fermentación, proceso también
anaeróbico en el que se utilizan sustancias diferentes al oxígeno.
Algunas bacterias son anaerobias y otras aerobias y muy pocas son facultativas
(es decir que pueden vivir en presencia o ausencia de oxígeno) “El mecanismo
más común de respiración anaerobia es la fermentación” (Valdivia,et., al, 2011).
Como productos de la respiración anaerobia se pueden obtener: alcoholes y el
ácido láctico, el CO2 y otras sustancias inorgánicas.
“La fermentación fue
descubierta por Louis
Pasteur (Imagen 1.0),
quien la describió como -la
vida sin aire-. Existen
diferentes
tipos
de
fermentación en función
del producto final que
genere
[…]
La
fermentación alcohólica, la
láctica y la metanogénica”
(Robles,
2008).
El
descubrimiento no sólo
llevó a comprender mejor
el mundo vivo y las formas de producción de fermentos, sino que dio origen a
una forma de conservación de los alimentos.
Respiración aeróbica. La realizan la inmensa mayoría de células, incluidas las
humanas. Los organismos que llevan a cabo este tipo de respiración reciben el
nombre de organismos aeróbicos porque utilizan el oxígeno para realizar el
proceso.
Los seres humanos al igual que otros seres vivos requerimos el oxígeno para
aprovechar los nutrientes que obtenemos de los alimentos para obtener energía.
El objetivo del proceso es que el oxígeno llegue a todas y cada una de las células.
Los diversos tipos de organismos respiran de manera distinta de acuerdo a su
nivel de complejidad. Los más simples pero no por ello los menos evolucionados,
realizan el intercambio de gases por difusión a través de la membrana celular,
un ejemplo de estos organismos son las esponjas organismos invertebrados.
(Imagen 1.1) “carecen de un aparato respiratorio propiamente dicho […]
solamente en algunos casos aparecen ciertas estructuras auxiliares que
contribuyen a incrementar su eficacia”(Sacramento, 2001).
.
A medida que aumenta la complejidad del organismo aumenta también el
número de capas celulares; por
ello es más difícil que se realice el
intercambio gaseoso directo de la
membrana celular y el medio. Se
requiere
entonces
de
una
estructura especial que permita
asegurar el aporte de oxígeno de
las células y que recoja el CO₂ y lo
expulse al exterior.
El proceso evolutivo en los
animales
por
ejemplo,
ha
desarrollado
adaptaciones
especiales,
de
las
cuales
podemos distinguir:
Respiración cutánea: Este tipo de
respiración ocurre por medio de la piel, es decir, el intercambio de gases ocurre
por difusión (ya sabes qué es esto) a través de la piel del animal. Generalmente
ocurre
en
animales
pequeños en los que su
piel no es muy gruesa y
permite
que
pase
fácilmente el oxígeno. Por
ejemplo las lombrices, las
medusas (Imagen 1.2) , el
caracol,
sanguijuelas,
gusanos
marinos
y
algunos vertebrados como
las ranas y los sapos, en
estos
últimos
en
combinación
con
estructuras respiratorias
más complejas.
Respiración traqueal: “Los animales con respiración traqueal (Imagen 1.3) no
dependen de un sistema complejo, tienen las tráqueas formadas por tubos que
se conectan entre sí y que transportan el oxígeno a cada una de las células. Las
tráqueas se comunican con el exterior por medio de unos orificios llamados
espiráculos por medio de ellos ingresa el oxígeno y sale el dióxido de carbono.”
(http://www.investiciencias.com/).
Respiración branquial: es propia de los animales que viven en un medio acuático.
Sus órganos respiratorios son las branquias, por las que sale el agua que toman
por la boca. A su paso, extraen el oxígeno y lo incorporan al aparato circulatorio.
(Imagen 1.4). Algunos animales tienen branquias externas como las
salamandras, algunos moluscos o el axolote mexicano.
“La rana toro, un anfibio,
empieza su vida como un
renacuajo
totalmente
acuático con branquias
externas.
Durante la
metamorfosis que la lleva
a convertirse en una rana
adulta que respira aire,
las branquias se pierden y
son reemplazadas por los
pulmones sencillos en
forma de saco. Tanto en el
renacuajo como en el
adulto, el intercambio
gaseoso también se lleva
a cabo mediante difusión
a través de la piel, la cual
debe
mantenerse
funcionar
(http://www.investiciencias.com/).
como
superficie
respiratoria.”
Respiración pulmonar: inmediatamente puede asociarse con nosotros los
humanos, sin embargo no es exclusiva de nosotros. Una amplia variedad de
organismos respiran mediante pulmones. La respiración pulmonar ocurre a
través de los pulmones, en ellos hay unos pequeños sacos llamados alvéolos en
los que ocurre el intercambio de gases. A estos pequeños sacos llegan los vasos
sanguíneos que transportan la sangre, ésta toma el oxígeno (lo hacen los
glóbulos rojos que tiene la sangre) y deja el dióxido de carbono. Esta respiración
es propia de mamíferos, reptiles y aves.
Las aves tienen además de los
pulmones unos pequeños sacos
aéreos (Imagen 1.5)
que les
permiten almacenar aire y aumentar
la eficiencia en el proceso respiratorio
durante el vuelo. Cuando inhalan el
aire, una parte llena los pulmones y el
resto viaja hasta los sacos aéreos.
Cuando el ave exhala, el aire fresco
que
se
ha
almacenado
temporalmente en los sacos aéreos
llena los pulmones. Además cuentan
con la siringe el órgano vocal de las
aves. Se ubica en la base de la
tráquea, y produce sonidos complejos sin las cuerdas vocales que tienen los
mamíferos. Los sonidos se producen por vibraciones en las paredes de la siringe
o por la vibración del aire que pasa por la siringe.
Los
mamíferos
cuentan
con
adaptaciones que tras la conquista
terrestre iniciada por los anfibios les
permitió tener una ventaja al
desarrollar un aparato respiratorio
más complejo. Algunos mamíferos
marinos como las ballenas, los
delfines y los cachalotes tienen
también sistema respiratorio para
poder respirar deben salir a la
superficie y tomar el aire por un
orificio que tienen en la parte
superior de la cabeza llamada
espiráculo. Una ballena es incapaz
de respirar por la boca, pues su extraña nariz no se abre cerca de ella; un tubo
continuo lleva aire directamente desde la parte alta de la cabeza a la tráquea y
a los pulmones. Cuando se sumerge, unos poderosos músculos cierran
firmemente la abertura de la nariz, de manera que no puede entrar a ella ni una
sola gota de agua.
En los reptiles los pulmones presentan pliegues y adoptan una forma de saco,
algunos presentan también respiración cloacal.
Como el resto de los seres vivos, las plantas también respiran. El proceso se
realiza sobre todo en las hojas y tallos verdes, y como producto de su respiración
producen dióxido de carbono. Durante el día la cantidad de CO₂ que producen
es menor que el que absorben para realizar la fotosíntesis;y también el oxígeno
que consumen es menor al que producen. Durante la noche cuando no hay luz
solar para realizar la fotosíntesis sólo respiran.
Las estructuras principalmente relacionadas con la respiración de las plantas son
los estomas y las lenticelas. Los primeros se encuentran en las hojas, son una
especie de poros por los que ocurre el intercambio de gases y la transpiración y
las lenticelas abundantes en los tallos con también estructuras donde se realiza
el intercambio gaseoso.
¿Quién descubrió la presencia del oxígeno en la respiración?
En marzo de 1775, Joseph Priestley introdujo un ratón adulto en un aparato de
cristal lleno del aire procedente del mercurio calcinado. Su primera hipótesis fue
que el ratón no sobreviviría más de quince minutos, el tiempo que tardara en
agotarse el aire. Pero su sorpresa fue máxima al comprobar que el ratón se
mantuvo consciente una hora y media, resultando el aire descubierto tan bueno
o mejor que el aire común respirado por animales y humanos.
Con sus experimentos sobre la mesa, Priestley dio por hecho en seguida que
este aire que había descubierto se trataba el responsable de la respiración de
los humanos y animales, así como de la combustión.
Si bien no todos los seres vivos necesitan oxígeno pero todos estamos vivos y
no podemos prescindir de la respiración para continuar viviendo.
Díaz García Alba Elena
Referencias consultadas
Baldazo, et, al (2008) principios de ecología, UAG, México.
Burnie, D. (2004) Evolución, Planeta, México.
Parada, A. (2007) Biología, FCE, 2da, México.
National Geographic (2009) “Lo que Darwin no sabía” Vol. 24 No. 2
CONEVyt (s.f.) La adaptación de organismos vivos. www.conevyt.org.mx
García, S. (2013) “Respiración en los Seres Vivos” en http://www.investiciencias.com/