Los pulmones de los mamíferos, incluidos los humanos, deben estar secos y vacíos de líquidos para que funcionen correctamente. Cuando respiramos, diminutos sacos de aire en nuestros pulmones extraen el oxígeno del aire y lo llevan a las células de nuestro cuerpo.
Los pulmones de los mamíferos no funcionarían muy bien para un pez, porque la respiración bajo el agua los llenaría de líquido y los haría inútiles. Sin embargo, los peces también necesitan oxígeno para respirar. Para eliminar el oxígeno del agua, dependen de órganos especiales llamados «branquias».
Las branquias son órganos plumosos llenos de vasos sanguíneos. Un pez respira llevando agua a su boca y forzándola a salir por los pasajes de las branquias. A medida que el agua pasa sobre las delgadas paredes de las branquias, el oxígeno disuelto se traslada a la sangre y viaja a las células del pez.
Si los peces pueden respirar bajo el agua, ¿por qué algunos peces, como los delfines y las ballenas, nadan hasta la superficie del océano? Porque los delfines y las ballenas no son peces en absoluto! Son mamíferos, como los humanos.
Respiración a través de las branquias
Los peces respiran a través de las branquias en lugar de los pulmones. Al igual que todos los demás animales, los peces necesitan oxígeno para sobrevivir. Debido a que viven en el agua, han desarrollado branquias que les permiten eliminar el oxígeno disuelto del agua. La mayoría de los peces tienen cuatro branquias a ambos lados de la cabeza. Los tiburones y otros peces más primitivos pueden tener cinco o más aberturas branquiales.
Estructura de las branquias
Cada branquia está sostenida por un arco de enmalle – una estructura ósea que está orientada verticalmente en el costado del pez, justo detrás de su cabeza. El arco branquial proporciona el soporte para sostener un número de estructuras tipo peine llamadas filamentos branquiales. Los filamentos de las branquias se extienden horizontalmente desde los arcos de las branquias. Cada filamento de branquias produce muchas ramas llamadas laminillas primarias y las laminillas primarias se ramifican en diminutas laminillas secundarias.
Las láminas secundarias corren paralelas al flujo del agua y absorben el oxígeno del agua hacia el cuerpo del pez. El número de láminas secundarias puede variar enormemente entre especies de peces, pero siempre son extremadamente abundantes. Por ejemplo, un atún grande y activo puede tener más de 5 millones de láminas secundarias por cm2.
¿Cómo funcionan las branquias?
A medida que el agua pasa o es bombeada sobre las branquias, el oxígeno es absorbido por las paredes de las láminas secundarias y el CO2 es liberado. Las láminas secundarias contienen sangre con bajos niveles de oxígeno. A medida que el agua fluye sobre las láminas, el oxígeno es asborbed en la sangre y luego la sangre bombeada alrededor del cuerpo por el corazón de los peces. La gran superficie de las láminas secundarias también es útil para el intercambio de calor corporal, iones y agua entre el cuerpo del pez y el agua circundante.
Tener tantas láminas secundarias diminutas crea una enorme superficie para que el oxígeno sea absorbido. Esto se ve favorecido por el hecho de que las láminas secundarias tienen paredes delgadas para que el gas pueda ser absorbido más fácilmente por el torrente sanguíneo. El oxígeno disuelto se encuentra en concentraciones mucho más bajas en el agua que en el aire, por lo que las branquias deben ser mucho más eficientes en su absorción que los pulmones.
¿Todos los peces tienen branquias?
Hasta donde sabemos, todos los peces tienen branquias. Sin embargo, no todos los peces pueden respirar por las branquias. Los peces pulmonares, por ejemplo, viven en hábitats de agua dulce y han desarrollado pulmones que utilizan para respirar aire. Esto es común en cuerpos de agua estancados y ácidos donde las concentraciones de oxígeno disuelto son muy bajas o la acidez del agua causa problemas para las branquias.
Otros animales acuáticos como delfines, ballenas y focas no tienen branquias, pero por que no son peces, son mamíferos. Los mamíferos marinos han evolucionado a partir de animales terrestres, pero han regresado a los ambientes acuáticos. De hecho, las ballenas y los delfines están más estrechamente relacionados con el hipopótamo que cualquier otro animal vivo.
¿Cómo y cuando evolucionaron las branquias?
Es muy probable que las branquias respiratorias de los peces hayan evolucionado a partir de los artilugios de recolección de alimentos de los animales más primitivos. Los peces pertenecen al phylum Chordata, al igual que los mamíferos y todos los demás animales vertebrados. Los cordados más primitivos, sin embargo, son invertebrados que utilizan diminutos crecimientos llamados cilios para filtrar el alimento del agua de la misma manera que los peces absorben el oxígeno del agua.
Esta evolución de la filtración de alimentos a la absorción de oxígeno evolucionó hace mucho tiempo. Los peces fueron los primeros vertebrados en evolucionar y lo hicieron hace mucho tiempo durante el primer Cámbrico, hace unos 530 millones de años. Uno de los primeros peces conocidos en poseer branquias es un pez extremadamente primitivo llamado Myllokunmingia, que fue encontrado en aguas poco profundas en Asia. Aunque las branquias fueron importantes para la evolución de los peces, fue la evolución de la mandíbula lo que realmente permitió la explosión de la diversidad de peces en las 60.000 especies que están actualmente presentes en la Tierra.
¿Los peces tienen pulmones?
En todo el mundo, sólo hay 6 especies de peces que respiran a través de sus pulmones: una en Sudamérica, una en Australia y cuatro en África.
La mayoría de los peces cavan fosos de lodo o se retiran a charcos de agua para sobrevivir cuando el calor fuerte hace que los ríos se sequen en los climas tropicales.
Esto es problemático ya que los peces se amontonan y el aire se pone muy cargado y hay menos oxígeno disponible bajo el agua para que los peces respiren. Aquí es donde los peces que respiran a través de los pulmones tienen ventaja.
A diferencia de otros peces con branquias solamente, los peces pulmonares pueden salir a la superficie, respirar y sobrevivir cuando a otros peces les puede faltar aire. De hecho, al igual que muchos mamíferos marinos, estos peces tienen que salir a respirar aire sobre el agua periódicamente para sobrevivir.
¿Un eslabón perdido?
Muchos científicos teorizan que los peces que tienen pulmones podrían ser el eslabón perdido entre cuando los mamíferos abandonaron el mar hace milenios para convertirse en habitantes de la tierra. Cuatro aletas, una forma de moverse casi arrastrándose, un solo pulmón básico con muchos capilares.
Respiración a través de la piel y otros mecanismos
Muchos peces tienen la capacidad de respirar a través de la piel, especialmente cuando nacen porque son tan pequeños que no tienen órganos especializados. A medida que el animal crece, las branquias y/o los pulmones se desarrollan porque la difusión a través de la piel no es suficiente.
De todos modos, la piel puede ser responsable de un 20% o más de intercambio de gases en algunos individuos adultos. Otros pueden hacerlo a través de la boca, la faringe, el esófago, el intestino o el recto, como es el caso de Hoplosternum.
Algunas especies han desarrollado cavidades más allá de las branquias, las cámaras suprabranquiales, que pueden llenarse de aire. En otros, órganos complejos desarrollados a partir de un arco branquial muy irrigado pueden formarse y actuar como un pulmón. Este es el caso del bagre y del electroforo.
Algunos peces tienen la capacidad de respirar aire sin una adaptación específica. Este es el caso de la anguila americana (Anguilla rostrata), que cubre el 60% de las necesidades de oxígeno a través de la piel y el 40% de la ingestión de aire de la atmósfera.
¿Qué son los órganos laberínticos?
algunos tienen un órgano laberíntico. Este órgano actúa como un pulmón, dejando que los peces tomen el oxígeno del aire en lugar del agua. No suele estar presente en los juveniles, empiezan con las branquias y luego crecen órganos laberínticos.
Muchos peces de acuario tienen órganos laberínticos, como los gouramis besadores y las betas de cola de corona.
Mientras que respirar aire es un rasgo primitivo para los peces, puede dejarlos vivir en aguas que podrían no ser sobrevivientes para ningún pez que respire en el agua contaminada.
Sin embargo, en la mayoría de los lugares el agua es perfectamente segura, por lo que los peces no necesitan pulmones para respirar aire porque hay suficiente oxígeno en el agua. En cambio, los peces tienen branquias, que están perfectamente adaptadas para recoger este oxígeno.
¿Cómo respiran los peces en el agua? Explicación científica
A pesar de vivir en el agua, los peces necesitan oxígeno para vivir. Sin embargo, a diferencia de los habitantes de la tierra, deben extraer este oxígeno vital del agua, que es 800 veces más densa que el aire. Esto requiere mecanismos muy eficientes para la extracción y el paso de grandes volúmenes de agua (que contiene sólo un 5% de oxígeno como el aire) sobre las superficies de absorción.
Para lograrlo, los peces utilizan una combinación de la boca (cavidad bucal) y las cubiertas y aberturas de las branquias (opérculos). Trabajando juntos, estos forman una especie de bomba eficiente de baja potencia que mantiene el agua en movimiento sobre las superficies de absorción de gas de las branquias.
La eficiencia de este sistema es mejorada al tener mucha superficie y membranas muy delgadas (piel) en las branquias. Sin embargo, estas dos características también aumentan los problemas con la osmorregulación, ya que también fomentan la pérdida o ingesta de agua. Consecuentemente, cada especie debe negociar alguna eficiencia respiratoria como un compromiso para una osmorregulación adecuada.
La sangre que pasa a través de las branquias es bombeada en la dirección opuesta al agua que fluye sobre estas estructuras para aumentar la eficiencia de absorción de oxígeno. Esto también asegura que el nivel de oxígeno en la sangre sea siempre menor que el del agua circundante, para favorecer la difusión. El oxígeno entra en la sangre porque hay menos concentración en la sangre que en el agua: pasa a través de las delgadas membranas y es recogido por la hemoglobina en los glóbulos rojos, y luego es transportado por todo el cuerpo del pez.
A medida que el oxígeno es transportado a través del cuerpo, se difunde en las áreas apropiadas debido a que tienen una mayor concentración de dióxido de carbono. Es absorbido por los tejidos y utilizado en las funciones celulares esenciales.
El dióxido de carbono se produce como subproducto del metabolismo. Debido a que es soluble, se difunde en la sangre que pasa y es transportada para eventualmente ser difundida a través de las paredes de las branquias. Parte del dióxido de carbono puede ser transportado en la sangre como iones de bicarbonato, que se utilizan como parte de la osmorregulación mediante el intercambio de los iones por sales de cloruro en las branquias.
¿Los peces se ahogan? ¿Pueden morir ahogados?
¿Los peces realmente necesitan oxígeno?
Como humanos necesitamos oxígeno para respirar; los peces no son diferentes. En lugar de tomar oxígeno del aire como nosotros, recogen el oxígeno disuelto del agua mientras nadan.
Hay mucho más oxígeno en el aire que en el agua. Esto hace que sea mucho más fácil obtener oxígeno cuando se vive en tierra, pero los peces han desarrollado branquias que les permiten sobrevivir en el agua.
Respirar agua tiene sus problemas, los niveles de sal en el agua pueden variar mucho.
– Los peces de agua salada absorben una gran cantidad de sal mientras respiran porque está en el agua. En consecuencia, necesitan un mecanismo especializado para eliminar el exceso de sal de su cuerpo.
– Los peces de agua dulce tienen el problema opuesto. No hay mucha sal en el agua, así que necesitan un mecanismo para retener tanta sal como puedan.
Los peces necesitan oxígeno por la misma razón que los humanos. Sin ella, lucharán por respirar, y eventualmente morirán.
El oxígeno se combina con otros elementos para crear proteínas e incluso formar nuevas células.
Al descomponer los alimentos en el cuerpo, el oxígeno se utiliza para convertir y almacenar su energía. Esta energía se utiliza en todos los procesos activos del cuerpo.
Los peces no necesitan tanto oxígeno como nosotros porque son de sangre fría. Los animales de sangre caliente necesitan energía extra para mantener el cuerpo caliente. Los peces no necesitan esta energía, por lo que pueden sobrevivir con menos comida y oxígeno.
Hay una cantidad finita de oxígeno en un cuerpo de agua. Cuanto más grande es el cuerpo de agua, mayor es la superficie y, como resultado, mayor es la cantidad de oxígeno.
En un acuario esto puede ser un gran problema. Sólo hay una pequeña cantidad de agua, lo que significa que puede quedarse sin oxígeno rápidamente. Esta es sólo una de las razones por las que el tamaño del tanque es tan importante.
Los acuaristas pueden usar plantas para introducir un poco de oxígeno en el tanque a medida que hacen la fotosíntesis. Las bombas de aire también son útiles, ya que llevan el agua agotada por el oxígeno a la superficie, formando una pequeña circulación.
¿Cómo obtienen oxígeno los peces?
Antes de que podamos responder a la pregunta «¿pueden los peces ahogarse?
Dado que hay menos oxígeno en el agua que en el aire, se necesitan superficies de intercambio de gases más eficientes para recogerlo.
Los peces tienen branquias que son capaces de tomar oxígeno cuando está a sólo 5 partes por millón (ppm). Respiramos aire, el 21% del cual es oxígeno (210.000 ppm).
Sin embargo, no se trata sólo de la eficiencia, las superficies de intercambio de gases (como las branquias y los pulmones) necesitan ser capaces de tratar con el medio en el que se encuentra (aire o agua). Por ejemplo, nuestros pulmones pueden forzar la entrada y salida de aire, pero nos sofocaríamos si el agua los llenara.
¿Cómo funcionan las branquias? En primer lugar, el agua tiene que pasar a través de ellos, que es controlada por el opérculo (se trata de un colgajo de piel que actúa como un límite entre la boca y las branquias). El pez baja el piso de su boca. Esto hace que la presión en la boca sea más baja que la presión en el exterior, por lo que el agua se absorbe.
Cuando los peces levantan el piso de su boca, la presión interior se vuelve más alta que la presión exterior. Esto hace que el agua salga de la boca a través del opérculo y a través de las branquias.
Si usted mantiene los peces en casa, puede ver que esto sucede, el opérculo se mueve cada vez que respira. Esta vista es una de las muchas razones para conservar el pescado.
Para extraer el oxígeno del agua, las branquias necesitan una gran superficie. Una superficie más grande significa que la mayor cantidad de agua posible puede entrar en contacto con las branquias para que el oxígeno se difunda a través de ellas.
Cuando el agua entra en contacto con las branquias, el oxígeno se transfiere del agua a la sangre a través del borde de las láminas. Cada arco de enmalle contiene filamentos y láminas, creando una apariencia de radiador de coche.
La anatomía de las agallas puede ser un poco confusa, pero aquí hay un resumen básico.
Entonces ¿los peces pueden ahogarse?
Para responder a esto, necesitamos pensar en la definición de la palabra «ahogar». Este es un verbo definido como cuando «mueres por inmersión e inhalación de agua».
Con los humanos, cuando el agua entra en nuestros pulmones no podemos obtener oxígeno de ella, por lo que no podemos respirar y, por lo tanto, morimos.
Sin embargo, ya hemos aprendido que los peces pueden extraer el oxígeno disuelto del agua, por lo que son físicamente incapaces de ahogarse.
Si se saca a los peces fuera del agua, morirán, pero no debido a la inmersión o inhalación de agua, por lo que no se están ahogando.
Si no hay suficiente oxígeno disuelto en el agua, entonces morirán porque no pueden respirar. Se podría argumentar que el pez ha muerto por «inmersión e inhalación de agua», porque el agua inhalada no contiene suficiente oxígeno. Sin embargo, esto no se ajusta completamente a la definición.
Por lo tanto, si se ha preguntado si los peces pueden ahogarse, la respuesta es probablemente no.
Un término más preciso es probablemente que los peces se «asfixian» cuando no hay suficiente oxígeno para que puedan respirar. Asfixiarse se define como «morir por falta de aire o incapacidad para respirar».
Asfixia y ahogamiento de peces
Cuando los peces están fuera del agua todavía tienen acceso al oxígeno, y a una concentración mucho mayor. Usted podría preguntarse qué los hace morir si todavía pueden respirar. Bueno, la respuesta es que no pueden respirar, pero no se debe a la falta de oxígeno.
No pueden respirar, porque las branquias no están diseñadas para procesar el aire, pero eso no significa que no puedan hacerlo. La cuestión es que el aire los seca para que ya no puedan funcionar correctamente.
Es como estar deshidratado. Cuando se vive en el agua, el cuerpo de un pez se mantiene húmedo. Debido a que las branquias están diseñadas para estar húmedas, no funcionan si se secan fuera del agua.
Un pez puede asfixiarse tanto en el agua como fuera de ella. Hay muchas maneras en que esto podría suceder. Cualquier daño a las branquias va a reducir su eficiencia en la recolección de oxígeno, potencialmente a un punto en el que no pueden obtener lo suficiente para sobrevivir. El daño puede venir a través de peleas o enfermedades.
Otras causas de asfixia son las cosas que reducen la concentración de oxígeno en el agua. El aumento del tamaño de la población es un buen ejemplo, más peces están respirando y consumiendo el oxígeno.
El oxígeno puede agotarse si no se está reponiendo lo suficientemente rápido. En un acuario esto puede suceder rápidamente porque normalmente contienen una masa de agua tan pequeña. En un entorno natural, la contaminación puede conducir a una rápida desoxigenación del agua que no puede ser reemplazada con la suficiente rapidez.
Resumen
Si estamos siendo críticos, entonces los peces no pueden ahogarse; pero sacar a un pez fuera del agua es similar a meter a un humano en él.
En ambos casos el sujeto no puede respirar en el nuevo ambiente. Las branquias y los pulmones están diseñados para su uso en el agua o el aire, y son mucho más eficientes en su hábitat natural que los demás.
Al considerar la palabra «ahogar» te das cuenta de que los peces no mueren por inhalación de agua. Así que mientras que los peces no pueden ahogarse, pueden pasar por una experiencia similar cuando están fuera del agua o del oxígeno.
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