Sistemas respiratorios: invertebrados terrestres

Sistema de tráqueas en una cucaracha “Nauphoeta cinerea” (disección)

Aunque el medio respiratorio de los animales terrestres es aire, todos los epitelios respiratorios están recubiertos por una fina película de agua, razón por la cual el intercambio de gases siempre se produce a su través. Los animales terrestres, por ello, han de mantener húmedas las superficies respiratorias. En algunos casos ello obliga a permanecer en medios húmedos, como ocurre con algunos anélidos. Aunque en la mayoría de las especies, la solución ha consistido en disponer de superficies respiratorias internas o cubiertas por alguna estructura protectora, a la vez que el epitelio se mantiene húmedo por medio de alguna secreción. Los principales órganos respiratorios de animales terrestres son (1) el sistema de tubos aéreos internos denominados tráqueas, característicos de insectos y de algunas arañas, (2) los pulmones en libro, que se asemejan a branquias, de escorpiones y algunas arañas, (3) la cavidad del manto de algunos gasterópodos, y (4) los pulmones, que son sacos internos muy vascularizados, propios de algunos caracoles y de los vertebrados.

Gasterópodos terrestres

Los bivalvos y los cefalópodos son animales casi exclusivamente acuáticos. Si acaso, de los bivalvos intermareales podría decirse que tienen un modo de vida anfibio, pues algunos llegan a permanecer durante largos periodos de tiempo expuestos al aire en la bajamar. Lo normal es que en ese periodo cierren sus valvas y se aíslen del exterior para evitar la desecación, por lo que pueden verse obligados a recurrir a vías anaerobias del metabolismo. Los gasterópodos, sin embargo, tienen numerosos representantes terrestres. Nos referimos a caracoles y babosas.

Las babosas intercambian los gases a través del tegumento, razón por la cual lo mantienen húmedo de forma permanente. Ese factor condiciona su modo de vida, ya que necesitan ambientes húmedos. Algunos caracoles terrestres –los prosobranquios- utilizan el manto que recubre la concha por su interior para intercambiar los gases respiratorios. Otros –los pulmonados- han desarrollado verdaderos pulmones a partir de la cavidad del manto, con un pequeño orificio que conecta al pulmón con el exterior.

Insectos y miriápodos

Estos animales utilizan tráqueas para respirar. Se trata de tubos llenos de aire que se abren al exterior a través de unos orificios en el exoesqueleto denominados espiráculos y que se ramifican hacia el interior de manera que las proyecciones de una misma tráquea –las traqueolas, de unos 0,2 µm de diámetro- alcanzan varios puntos en el tejido. Los tubos están llenos de aire salvo al final de las traqueolas, donde mantienen un fluido. Muchas tráqueas están reforzadas con quitina, por lo que son estructuras con una cierta rigidez. Las tráqueas pueden disponer de un mecanismo de cierre, al que recurren para evitar una excesiva pérdida de agua por evaporación del fluido de las traqueolas. El tejido nervioso y el muscular son los que reciben un mayor número de traqueolas, debido a su alta actividad metabólica.

Es importante reparar en el hecho de que el aparato circulatorio de los animales con un sistema traqueal no tiene la función de transportar gases respiratorios, pues estos van directamente del exterior a las células (O2) y de las células al exterior (CO2); de hecho, la apertura de las tráqueas se produce en respuesta a una disminución de la concentración de O2 en las células o a un aumento de la concentración de CO2. El sistema circulatorio transporta muchas otras sustancias, principalemene alimenticias, pero no cumple funciones respiratorias.

Los insectos sedentarios y los muy pequeños intercambian gases por pura difusión, pero los activos, especialmente los voladores impulsan los gases a través del sistema traqueal, para lo que disponen de sacos aéreos, que son regiones expandidas de las tráqueas, que se abren y cierran por la acción de músculos ad hoc o por efecto de la contracción de otros músculos.

Dado el enorme número de especies de insectos y miriápodos, así como el gran número de ejemplares de algunas especies, especialmente de insectos sociales, el sistema traqueal es, con diferencia, en sistema respiratorio más abundante en metazoos.

Arácnidos

Aunque algunas arañas tienen tráqueas para respirar, el órgano respiratorio de los escorpiones y las arañas más primitivas es el pulmón en libro. Se trata de una estructura similar a una branquia, en la que un conjunto de lamelas (láminas) apiladas penetran desde la cutícula hacia el interior del abdomen.

Las arañas de aparición más recuente han desarrollado un sistema de tubos –o sea, de tráqueas- que, curiosamente, es independiente del de los insectos.

Sobre el autor: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) es catedrático de Fisiología y coordinador de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU

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