GILLS: CARACTERISTICI, FUNCȚII, TIPURI ȘI IMPORTANȚĂ - BIOLOGIE - 2025

Cei branhii sau Lamelele sunt organele respiratorii ale animalelor acvatice, ele au funcția de a efectua schimbul de oxigen între individ și mediul înconjurător. Ele apar de la forme foarte simple în nevertebrate, până la structuri complexe evoluate în vertebre, alcătuite din mii de lamele specializate situate în interiorul unei cavități branhiale ventilate de un flux continuu de apă.

Celulele cer energie pentru a funcționa, această energie este obținută din descompunerea zaharurilor și a altor substanțe în procesul metabolic numit respirație celulară. La majoritatea speciilor, oxigenul din aer este utilizat pentru energie, iar dioxidul de carbon este expulzat ca deșeuri.

Arce ramurale ale unui stiuc european (Esox lucius). De către utilizator: Uwe Gille, de la Wikimedia Commons Modul în care organismele efectuează schimbul de gaze cu mediul lor este influențat atât de forma corpului, cât și de mediul în care trăiește.

Mediile acvatice au mai puțin oxigen decât mediile terestre, iar difuzarea oxigenului este mai lentă decât în ​​aer. Cantitatea de oxigen dizolvat în apă scade pe măsură ce temperatura crește și curentul scade.

Speciile mai puțin evoluate nu necesită structuri respiratorii specializate pentru a-și îndeplini funcțiile de bază. Cu toate acestea, în cele mai mari, este vital să existe sisteme de schimb mai complexe, astfel încât acestea să poată satisface în mod adecvat nevoile metabolice ale acestora.

Brânzele se găsesc în nevertebrate și vertebrate, pot fi în formă de fir, laminar sau arborescent, înzestrate cu numeroase vase capilare și le observăm și pe plan intern sau extern.

Există animale care trăiesc în zona litorală, cum ar fi moluștele și crabi, care sunt capabile să respire activ cu branhii în apă și în aer, atât timp cât sunt menținute umede. Spre deosebire de alte organisme acvatice, care se sufocă la ieșirea din apă, în ciuda abundenței de oxigen disponibil.

Caracteristici generale

Cantitatea de oxigen prezentă în aer este de aproximativ 21%, în timp ce în apă este dizolvată doar 1%. Această variație a obligat organismele acvatice să creeze structuri precum branhii, destinate exclusiv extracției de oxigen.

Brăduțele pot fi atât de eficiente încât ating rate de extracție a oxigenului de 80%, de trei ori mai mari decât cele ale plămânilor umani din aer.

Varietate de organisme acvatice

Aceste organe respiratorii dezvoltate într-o mare varietate de organisme acvatice, putem găsi diferite tipuri de branhii la moluște, viermi, crustacee, echinoderme, pești și chiar în reptile în anumite faze ale ciclului lor de viață.

Varietate de forme

În consecință, acestea variază foarte mult ca formă, dimensiune, locație și origine, ducând la adaptări specifice la fiecare specie.

Pentru animalele acvatice mai evoluate, creșterea dimensiunii și a mobilității a determinat o cerere mai mare de oxigen. Una dintre soluțiile la această problemă a fost creșterea ariei branhiilor.

Peștii, de exemplu, au un număr mare de pliuri care sunt ținute separate unele de altele de apă. Acest lucru le oferă o suprafață mare de schimb de gaze, ceea ce le permite să-și atingă eficiența maximă.

Organe sensibile

Branhiile sunt organe foarte sensibile, susceptibile la vătămări fizice și boli cauzate de paraziți, bacterii și fungi. Din acest motiv, branhii mai puțin evoluate sunt în general considerate a fi externe.

Accidentări

La peștele osos, branhiile în fața concentrațiilor mari de poluanți chimici, cum ar fi metalele grele, solidele suspendate și alte substanțe toxice, suferă daune morfologice sau leziuni numite edem.

Acestea provoacă necroza țesutului branhial și, în cazuri grave, pot provoca chiar moartea organismului din cauza alterării respirației.

Datorită acestei caracteristici, branhii de pește sunt frecvent folosiți de oamenii de știință ca biomarkeri importanți ai contaminării în mediile acvatice.

Caracteristici

Principala funcție a branhiilor, atât pentru organisme nevertebrate, cât și pentru vertebrate, este realizarea procesului de schimb de gaze al individului cu mediul acvatic.

Deoarece disponibilitatea de oxigen este mai mică în apă, animalele acvatice trebuie să muncească mai mult pentru a capta un anumit volum de oxigen, ceea ce reprezintă o situație interesantă, deoarece înseamnă că o mare parte din oxigenul obținut va fi utilizat în căutarea de noi oxigen.

Omul folosește 1 până la 2% din metabolismul său atunci când este în repaus pentru a ventila plămânii, în timp ce peștele în repaus necesită aproximativ 10 - 20% pentru a ventila branhiile.

De asemenea, branhioanele pot dezvolta funcții secundare la anumite specii, de exemplu, la unele moluște acestea au fost modificate pentru a contribui la captarea alimentelor, deoarece sunt organe care filtrează continuu apa.

În diferite crustacee și pești, aceștia efectuează, de asemenea, reglarea osmotică a concentrației de substanțe disponibile în mediu în relație cu organismul, găsind cazuri în care acestea sunt responsabile de excretarea elementelor toxice.

În fiecare tip de organism acvatic, branhiile au o funcție particulară, care depinde de gradul de evoluție și de complexitatea sistemului respirator.

Cum funcționează?

În general, branhiile funcționează ca filtre care captează oxigenul O ₂ găsit în apă, esențial pentru îndeplinirea funcțiilor sale vitale și expulzează dioxidul de carbon CO ₂ care este prezent în organism.

Pentru a realiza această filtrare este necesar un flux constant de apă, care poate fi produs prin mișcări ale branhiilor exterioare în viermi, prin mișcări ale individului, efectuate de rechini sau prin pomparea garniturilor la pești osoși.

Schimbul de gaze are loc prin difuzia de contact între apă și fluidul de sânge conținut în branhii.

Cel mai eficient sistem este numit flux contracurent, în care sângele care circulă prin capilarele ramurale intră în contact cu apa bogată în oxigen. Se produce un gradient de concentrație care permite oxigenului să intre prin plăcile branhiale și să se difuzeze în fluxul sanguin, în același timp cu dioxidul de carbon difuzat în exterior.

Dacă fluxul de apă și sânge ar fi în aceeași direcție, nu ar fi obținute aceleași rate de absorbție a oxigenului, deoarece concentrațiile acestui gaz s-ar egaliza rapid de-a lungul membranelor ramurale.

Tipuri (externe și interne)

Branhii pot apărea în partea externă sau internă a organismului. Această diferențiere este în principal o consecință a gradului de evoluție, a tipului de habitat unde se dezvoltă și a caracteristicilor particulare ale fiecărei specii.

Branhii externe

Brăduțele externe sunt observate mai ales la speciile cu nevertebrate puțin evoluate și temporar în primele etape ale dezvoltării reptilelor, deoarece le pierd după suferirea metamorfozei.

Axolotl mexican (Ambystoma mexicanum). De Alexander Baranov din Montpellier, Franța (.), Via Wikimedia Commons Aceste tipuri de branhii au anumite dezavantaje, în primul rând pentru că sunt apendice delicate, sunt predispuse la abraziuni și atrag prădători. În organismele care au mișcare, își împiedică locomoția.

Fiind în contact direct cu mediul extern, acestea sunt de obicei foarte sensibile și pot fi ușor afectate de factori de mediu adversi, cum ar fi calitatea slabă a apei sau de prezența substanțelor toxice.

Dacă branhiile sunt deteriorate, este foarte probabil să apară infecții bacteriene, parazitare sau fungice, care în funcție de gravitate pot duce la moarte.

Branhii interne

Brânzele interne, deoarece sunt mai eficiente decât cele externe, apar la organisme acvatice mai mari, dar au niveluri diferite de specializare în funcție de evoluția speciei.

Acestea sunt situate în general în camere care le protejează, dar au nevoie de curenți care să le permită să aibă un contact constant cu mediul exterior pentru a respecta schimbul de gaze.

Peștele a dezvoltat, de asemenea, capace calcaroase numite branhii care servesc la protejarea branhiilor, acționează ca porți care restricționează fluxul de apă și, de asemenea, pompează apa.

Importanţă

Branhiile sunt esentiale pentru supravietuirea organismelor acvatice, deoarece indeplinesc un rol indispensabil pentru cresterea celulelor.

Pe lângă faptul că respiră și sunt o parte esențială a sistemului circulator, ele pot contribui la hrănirea anumitor moluște, funcționează ca sisteme excretoare de substanțe toxice și pot fi regulatori ai diferiților ioni din organismele la fel de evoluate ca peștele.

Studiile științifice arată că persoanele care au suferit leziuni ale sistemului respirator ramial, au o dezvoltare mai lentă și au dimensiuni mai mici, sunt mai predispuse la infecție și uneori leziuni grave, care pot duce la moarte.

Brânzile au obținut adaptări la cele mai diverse habitate și condiții de mediu, permițând stabilirea vieții în ecosistemele practic anoxice.

Nivelul de specializare a branhiilor este direct legat de faza evolutivă a speciei și sunt cu siguranță cel mai eficient mod de a obține oxigen în sistemele acvatice.

Referințe

1. Arellano, J. și C. Sarasquete. (2005). Atlas istologic al tălpii senegaleze, Solea senegalensis (Kaup, 1858). Institutul Andaluz de Științe Marine, Unitatea asociată pentru calitatea mediului și patologie Madrid, Spania. 185 pp.
2. Bioinnova. Schimbul de gaze la animale și schimbul de gaze la pești. Grup de inovare privind predarea în diversitatea biologică. Recuperat de la: innovabiologia.com
3. Cruz, S. și Rodríguez, E. (2011). Amfibieni și schimbări globale. Universitatea din Sevilla. Recuperat din bioscripts.net
4. Fanjul, M. și M. Hiriart. (2008). Biologia funcțională a animalelor I. editori ai secolului XXI. 399 p.
5. Hanson, P., M. Springer și A. Ramírez. (2010) Introducere în grupurile de macroinvertebrate acvatice. Rev. Biol. Trop. Vol. 58 (4): 3-37.
6. Hill, R. (2007). Fiziologia animalelor comparate. Editorial Reverté. 905 pp.
7. Luquet, C. (1997). Histologie filială: respirație, reglare ionică și echilibru acido-bazic în crab Chasmagnathus granulata Dana, 1851 (Decapoda, Grapsidae); cu note comparative în Uca uruguayensis (Nobili, 1901) (Ocypodidae). Universitatea din Buenos Aires 187 p.
8. Roa, I., R. Castro și M. Rojas. (2011). Deformarea branhiei în salmonide: analiza macroscopică, histologică, ultrastructurală și a elementelor. Int. J. Morphol. Vol. 29 (1): 45-51.
9. Ruppert, E., și R. Barnes. (o mie nouă sute nouăzeci și șase). Zoologie nevertebrată. McGraw - Hill Interamericana. 1114 p.
10. Torres, G., S. González și E. Peña. (2010). Descrierea anatomică, histologică și ultrastructurală a branhiei și a ficatului tilapiei (Oreochromis niloticus). Int. J. Morphol. Vol. 28 (3): 703-712.