Biologia para Cursos II

Resultados da Aprendizagem

• Discutir os processos respiratórios utilizados por animais sem pulmões

Figura 1. A célula da alga Ventricaria ventricosa unicelular é uma das maiores conhecidas, atingindo um a cinco centímetros de diâmetro. Como todos os organismos unicelulares, V. ventricosa troca gases através da membrana celular.todos os organismos aeróbicos necessitam de oxigénio para desempenhar as suas funções metabólicas. Ao longo da árvore evolucionária, diferentes organismos desenvolveram diferentes meios de obter oxigênio da atmosfera circundante. O ambiente em que o animal vive determina muito como um animal tolera. A complexidade do sistema respiratório está correlacionada com o tamanho do organismo. À medida que o tamanho animal aumenta, as distâncias de difusão aumentam e a razão entre a área de superfície e o volume diminui. Em organismos unicelulares, a difusão através da membrana celular é suficiente para fornecer oxigênio para a célula (Figura 1).

difusão é um processo de transporte lento e passivo. Para que a difusão seja um meio viável de fornecer oxigénio à célula, a taxa de absorção de oxigénio deve corresponder à taxa de difusão através da membrana. Em outras palavras, se a célula fosse muito grande ou espessa, a difusão não seria capaz de fornecer oxigênio rapidamente o suficiente para o interior da célula. Portanto, a dependência da difusão como meio de obter oxigênio e remover o dióxido de carbono permanece viável apenas para pequenos organismos ou aqueles com corpos altamente achatados, como muitas larvas (Platyhelminthes). Organismos maiores tiveram que evoluir tecidos respiratórios especializados, tais como guelras, pulmões e passagens respiratórias acompanhadas por um complexo sistema circulatório, para transportar oxigênio em todo o seu corpo.

difusão directa

Figura 2. Este processo respiratório funciona por difusão através da membrana externa. (crédito: Stephen Childs)

para pequenos organismos multicelulares, a difusão através da membrana exterior é suficiente para satisfazer as suas necessidades de oxigénio. A troca de gás por difusão directa através das membranas superficiais é eficiente para organismos com menos de 1 mm de diâmetro. Em organismos simples, como cnidários e vermes achatados, cada célula do corpo está perto do ambiente externo. As suas células são mantidas húmidas e os gases difundidos rapidamente através da difusão directa. As larvas planas são pequenas, literalmente planas, que “respiram” através da difusão através da membrana externa (Figura 2). A forma plana desses organismos aumenta a área de superfície para difusão, garantindo que cada célula dentro do corpo está perto da superfície exterior da membrana e tem acesso ao oxigênio. Se a minhoca tivesse um corpo cilíndrico, então as células no centro não seriam capazes de obter oxigênio.

pele e guelras

minhocas e anfíbios usam a sua pele (tegumento) como órgão respiratório. Uma densa rede de capilares fica logo abaixo da pele e facilita a troca de gás entre o ambiente externo e o sistema circulatório. A superfície respiratória deve ser mantida húmida para que os gases se dissolvam e se difiram através das membranas celulares.

Figura 3. Esta carpa comum, como muitos outros organismos aquáticos, tem guelras que lhe permitem obter oxigênio a partir da água. (credito: “Guitardude012” / Wikimedia Commons)

organismos que vivem na água precisam obter oxigênio da água. O oxigénio dissolve-se na água, mas a uma concentração inferior à da atmosfera. A atmosfera tem cerca de 21% de oxigênio. Na água, a concentração de oxigênio é muito menor do que isso. Os peixes e muitos outros organismos aquáticos desenvolveram guelras para absorver o oxigénio dissolvido da água (Figura 3). As lamelas são filamentos de tecido finos que são altamente ramificados e dobrados. Quando a água passa sobre as guelras, o oxigênio dissolvido em água rapidamente se difunde através das guelras para a corrente sanguínea. O sistema circulatório pode então transportar o sangue oxigenado para as outras partes do corpo. Em animais que contêm fluido coelômico em vez de sangue, o oxigênio difunde-se através das superfícies de guelras para o fluido coelômico. As guelras são encontradas em moluscos, anelídeos e crustáceos.as superfícies dobradas das lamelas proporcionam uma grande área de superfície para garantir que os peixes recebem oxigénio suficiente. Difusão é um processo no qual o material viaja de regiões de alta concentração para baixa concentração até que o equilíbrio seja alcançado. Neste caso, o sangue com uma baixa concentração de moléculas de oxigênio circula através das guelras. A concentração de moléculas de oxigênio na água é maior do que a concentração de moléculas de oxigênio em guelras. Como resultado, as moléculas de oxigênio se difundiram da água (alta concentração) para o sangue (baixa concentração), como mostrado na Figura 4. Do mesmo modo, as moléculas de dióxido de carbono no sangue difunde-se do sangue (alta concentração) para a água (baixa concentração).

Figura 4. À medida que a água flui sobre as guelras, o oxigênio é transferido para o sangue através das veias. (credit “fish”: modification of work by Duane Raver, NOAA)

Tracheal Systems

Figura 5. Os insectos fazem respiração através de um sistema traqueal.

a respiração dos insectos é independente do seu sistema circulatório, pelo que o sangue não desempenha um papel directo no transporte de oxigénio. Os insetos têm um tipo altamente especializado de sistema respiratório chamado sistema traqueal, que consiste em uma rede de pequenos tubos que transportam oxigênio para todo o corpo. O sistema traqueal é o sistema respiratório mais direto e eficiente em animais ativos. Os tubos do sistema traqueal são feitos de um material polimérico chamado quitina.os corpos dos Insectos têm aberturas, chamadas espiráculos, ao longo do tórax e abdómen. Estas aberturas se conectam à rede tubular, permitindo que o oxigênio passe para o corpo (figura 54) e regulando a difusão de CO2 e vapor d’água. O ar entra e sai do sistema traqueal através das espirais. Alguns insetos podem ventilar o sistema traqueal com movimentos corporais.

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