Animales que respiran agua
Para la respiración cutánea, la piel tiene que estar húmeda y ser fina. Sólo así es lo suficientemente permeable para absorber el oxígeno y transportarlo a todas las partes del cuerpo a través de los delicados vasos sanguíneos. Esto se llama “difusión” (del latín “diffundere”/”difundir”). Por supuesto, el oxígeno consumido (es decir, el dióxido de carbono) tiene que volver a salir del cuerpo de alguna manera, y lo hace por la misma vía: a través de la piel (véase la imagen siguiente).
La respiración cutánea es la forma más primitiva de respirar. En comparación con la respiración traqueal y la respiración con los pulmones, es la que proporciona la menor cantidad de oxígeno. Sólo los animales pequeños utilizan la respiración cutánea. No necesitan grandes cantidades de oxígeno debido a su pequeño tamaño corporal y a su metabolismo. Esos animales tienen que pasar todo el tiempo en ambientes húmedos para que su piel se mantenga húmeda.
El único vertebrado con respiración cutánea al 100% es la salamandra sin pulmón. No tiene ningún pulmón o sólo tiene pulmones rudimentarios. Por cierto: Los humanos también utilizan su piel para respirar, pero sólo un 1-2%. Las aves y los animales con pelo aún menos, sólo un 0,5%.
La respiración de los animales
ResumenEl intercambio de oxígeno y dióxido de carbono a través de la piel no se produce en la mayoría de los mamíferos porque tienen altas tasas metabólicas y la difusión a través de la piel es pobre. Pero hemos descubierto que en el dunnart de Julia Creek (Sminthopsis douglasi), un ratón marsupial con uno de los recién nacidos más pequeños de todos los mamíferos, el intercambio de gases a través de la piel es la forma predominante de transferencia de O2 y CO2 en los primeros días después del nacimiento.
Estos pequeños recién nacidos consumen menos O2 que las especies no marsupiales1, y la termorregulación no es un problema porque se desarrollan en el entorno termoneutral de la bolsa materna. Además, como nacen en una fase muy temprana del desarrollo2 , la piel, que carece de pelo y es rica en sangre, constituye una barrera mucho menor para la difusión de gases que en la mayoría de los mamíferos recién nacidos.Un atleta humano de 70 kg puede alcanzar un nivel de consumo máximo de oxígeno (
) de hasta 65 ml kg-1 min-1 (4.550 ml min-1). Estos valores tan elevados son posibles gracias a la gran superficie de intercambio de gases de los pulmones, estimada en unos 70 m2 (ref. 3). Por lo tanto, en un ser humano adulto, la superficie del cuerpo nunca podría sustituir a los pulmones como lugar de intercambio de gases, ya que su superficie total es sólo un 2% de la superficie mínima necesaria. Si los pulmones estuvieran diseñados de forma óptima4 , la relación entre la superficie pulmonar de intercambio de gases y el flujo de O2 sería la mínima necesaria para el intercambio de gases. En los seres humanos, este valor sería de 70 m2 por 4.550 ml min-1, es decir, unos 150 cm2 por ml de O2 min-1.El dunnart de Julia Creek es un pequeño marsupial dasiúrido de Australia5. Tras una gestación de unos 13 días, el recién nacido mide unos 4 mm y pesa unos 17 mg, por lo que es uno de los mamíferos recién nacidos más pequeños conocidos2. Al nacer, el esqueleto es totalmente cartilaginoso y los órganos internos son visibles a través de la piel transparente. Los pulmones están representados por un pequeño número de sacos de aire aproximadamente esféricos ( Fig. 1). En el dunnart recién nacido y en individuos de hasta 21 días de edad,
Animales que respiran por la tráquea
Los animales utilizan varios métodos de intercambio de gases. En el caso de los mamíferos, el aire se toma del medio externo y se lleva a los pulmones. Otros animales, como las lombrices de tierra y los anfibios, utilizan su piel (tegumento) como órgano respiratorio. Una densa red de capilares situada justo debajo de la piel facilita el intercambio de gases entre el medio externo y el sistema circulatorio. La superficie respiratoria debe mantenerse húmeda para que los gases se disuelvan y difundan a través de las membranas celulares.
Los organismos que viven en el agua también necesitan una forma de obtener oxígeno. El oxígeno se disuelve en el agua, pero en una concentración menor en comparación con la atmósfera, que tiene aproximadamente un 21% de oxígeno. Los peces y muchos otros organismos acuáticos han desarrollado branquias para captar el oxígeno disuelto en el agua. Las branquias son finos filamentos de tejido muy ramificados y plegados. Cuando el agua pasa por las branquias, el oxígeno disuelto en el agua se difunde rápidamente a través de las branquias hacia el torrente sanguíneo. El sistema circulatorio puede entonces transportar la sangre oxigenada a las demás partes del cuerpo. En los animales que contienen líquido celómico en lugar de sangre, el oxígeno se difunde a través de la superficie de las branquias hacia el líquido celómico. Las branquias se encuentran en moluscos, anélidos y crustáceos.
Respiración cutánea
La palabra anfibio es una palabra griega. Es la combinación del mundo “amphi”, que significa doble, o de ambos tipos y la palabra “bio”, que significa vida. La traducción sería “de ambos tipos de vida”. Esta definición se refiere al hecho de que la mayoría de los anfibios viven su vida en dos etapas diferentes en dos ambientes distintos… el agua y la tierra, primero como renacuajos y luego como ranas adultas terrestres.
Esto es cierto para muchas especies, pero hay muchos anfibios que no siguen esta estrategia de vida. Algunas salamandras no tienen una fase larvaria acuática. Algunos anfibios son totalmente acuáticos y no pasan por la metamorfosis a adultos (ajolotes).
En septiembre de 2012 se conocían 7.037 especies de anfibios. Se desglosan de la siguiente manera: Anuros (ranas y sapos:) 6.027 en 53 familias. Caudata (salamandras): 639 en 10 familias. Gymnophiona (Cecilios): 191 en 10 familias.
La mayoría de los anfibios respiran a través de los pulmones y la piel. Su piel tiene que estar húmeda para poder absorber el oxígeno, por lo que segregan mucosa para mantener la piel húmeda (si se seca demasiado, no pueden respirar y mueren). El oxígeno absorbido a través de su piel entrará en los vasos sanguíneos justo en la superficie de la piel que harán circular el oxígeno al resto del cuerpo. A veces, más de una cuarta parte del oxígeno que utilizan se absorbe directamente a través de la piel. Los renacuajos y algunos anfibios acuáticos tienen branquias como los peces que utilizan para respirar. Hay algunos anfibios que no tienen pulmones y sólo respiran por la piel.