Sistema Respiratório dos Vertebrados

Transcrição

1 Sistema Respiratório dos Vertebrados

2 Respiração: processo pelo qual o O 2 é transportado para a membrana de trocas gasosas a partir do meio externo e pelo qual o CO 2 é transportado para fora da membrana, para o meio externo Todos animais = sistemas usados para trocas de gases respiratórios com o ambiente; Taxa de difusão através da membrana aumenta com a redução da espessura da membrana;

3 Relação área da membrana de trocas gasosas versus tamanho corporal Relação varia de um grupo para outro Peixes, mamíferos e répteis apresentam relação similar Mamíferos e aves evoluíram independentemente aumento da área de superfície de trocas gasosas (vias aéreas muito ramificadas)- homeotermia Áreas de superfície de trocas gasosas grandes não significam grandes pulmões Ex: Pulmão de réptil 5x maior do que o roedor (a área de superfície da membrana de trocas gasosas será dez vezes maior no roedor)

4 Espessurada membrana de trocas gasosas Espessura da barreira entre o sangue e o meio mostra significante tendência evolutiva na maioria dos grupos de vertebrados;

5 Trocas gasosas através da pele A pele pode realizar 25% ou mais da trocas gasosas em alguns peixes, tartarugas e outros répteis, e até 100% em alguns anfíbios Vertebrados terrestres: papel da pele na respiração relacionado a resistência desse órgão ao ressecamento Mamíferos e aves são bem protegidos da perda cutânea Anfíbios: pouco protegidos

6 Respiração cutânea apresenta limitações Pele muito fina: reduz a distância de difusão e maximiza a taxa de difusão - deixa os animais vulneráveis à predação e a danos físicos. Precisa manter-se úmida para que o oxigênio dissolvido possa difundir-se para dentro das células- restritos a ambientes aquáticos ou muito úmidos. Como resultado das duas primeiras restrições, a área de superfície da pele normalmente é muito limitada.

7 Pele altamente enrugada aumenta área para trocas gasosas Capilares penetram nas dobras reduz distância entre ar e sangue Projeções da pele (pelos) nas coxas e laterais do corpo; Altamente vascularizadas; Somente nos machos e na época da reprodução demandas metabólicas maiores Rã peluda, Trichobatrachus robustus

8 Órgãos especializados para a respiração: membrana de trocas gasosas formadas por invaginações ou evaginações - aumentam bastante a área de superfície da membrana Localização externa: água flui sobre as brânquias Localização interna: protege fisicamente e canaliza o fluxo de água - eficiência

9 VENTILAÇÃO Animais com brânquias internas ou pulmões frequentemente movem o meio externo sobre a superfície respiratória por fluxo de massa A maioria dos animais que usam a água como meio respiratório têm brânquias ventiladas unidirecionalmente, e a maioria dos animais que usam o ar como meio respiratório apresentam pulmões ventilados bidirecionalmente

10 Fluxo unidirecional tubo - brânquias Fluxo concorrente Fluxo contracorrente Fluxo de corrente cruzada O contéudode 0 2 na água é cerca de 30 vezes menor do que na água a 20 C Animais respiração aquática: ventilam suas superfícies respiratórias aproximadamente 30 vezes mais vigorasamente para mover a mesma quantidade de 0 2 através da superfície respiratória do que animais de respiração aérea; Água é mais densa e viscosa que o ar: consome-se muito mais energia para mover um volumedeáguadoqueomesmovolumedear;

11 Água é mais densa e viscosa que o ar: consome-se muito mais energia para mover um volumedeáguadoqueomesmovolumedear; Com ventilação unidirecional, um organismo precisa gastar energia somente para mover o líquido em uma única direção- é menos dispendiosa do que a ventilação bidirecional. A ventilação unidirecional também torna possível uma organização de fluxo contracorrente, melhorandoaeficiênciadeextraçãodo0 2 Por todas estas razões, organismos aquáticos geralmente apresentam brânquias que são ventiladas unidirecionalmente

12 Fluxo Bidirecional cavidade cega - pulmões Para animais que usam o ar como meio respiratório - disponibilidade de 0 2 é alta e a densidadedomeioébaixa- custodaventilaçãonãoéoproblema; No entanto: possibilidade de evaporação através da superfície respiratória - superfícies de trocas gasosas localizadas internamente como pulmões - permitem recuperar grandes quantidade de água evaporada Na ventilação bidirecional, um animal deve gastar energia para reverter a direção do meio para dentro e depois para fora da cavidade respiratória