Respiración Externa en Animales: Peces, Anfibios, Reptiles, Aves e Insectos - Prof. 234, Apuntes de Fisiología Animal

¡Descarga Respiración Externa en Animales: Peces, Anfibios, Reptiles, Aves e Insectos - Prof. 234 y más Apuntes en PDF de Fisiología Animal solo en Docsity! 11.2 Respiración externa en el aire Fisiología Animal Comparada. Facultad de Biología. Universidad de Santiago + Larespiración en el aire tiene un menor costo metabólico que la respiración acuática - el 1-5 % de la tasa metabólica en reposo en el aire - frente al 5 -10% en el agua + Sin embargo, una consecuencia importante de la respiración aérea es la pérdida potencial de agua por evaporación desde las superficies respiratorias. Fisiología Animal Comparada. Facultad de Biología. Universidad de Santiago Perciformes Ophicephalus Pseudapocryptes Periophthalmus Gillichthys Macropodus Colisa Betta Trichogaster Osphronemus Anabas Mnierpes Anguilliformes Anguilla Amiiformes Amia Lepisosteiformes Lepisosteus Salmoniiformes Umbra Osteoglossiformes Arapaima Heterotis Pantodon Notopterus Gymnarcus Gonorynchiformes Neoceratodus Lepidosireniformes Lepidosiren Protopterus 'SAm = South America, NAm = North America, Eur Afr, Asia, tropical ponds Asia, estuaries Asia, estuaries NAm, estuaries Asia, tropical ponds Asia, fresh water Asia, fresh water Asia, fresh water Asia, fresh water Asia, Afr, swamps SAm, rocky shores Eur, Afr, Asia, NAm, rivers NAm, fresh water NAm, fresh water Eur, NAm, stagnant water NAm, fresh water Afr, swamps West Afr, fresh water Asia, fresh water Afr, swamps, rivers Aust, rivers SAm, rivers Afr, rivers Suprabranchial air sac Vascularized opercular chamber Skin, opercular chamber Bucco-opercular chamber Suprabranchial labyrinth Suprabranchial labyrinth Suprabranchial labyrinth Suprabranchial labyrinth Suprabranchial labyrinth Suprabranchial labyrinth Skin Skin Swim-bladder Swim-bladder Swim-bladder Swim-bladder Swim-bladder Swim-bladder Swim-bladder Swim-bladder Lung Lung Lung = Europe, Aust = Australia, and Afr = Africa. Fisiología Animal Comparada. Facultad de Biología. Universidad de Santiago Órgano branquial arborescente de Clarias batrachus —— Órgano laberíntico suprabranquial en Osphronemus goramy —> (a) Theinner wall of a lungfish lun: <«———— Pulmón de Dipnoos Compartimentado. En Protopterus y Lepidosiren estructuras pares Fisiología Animal Comparada. Facultad de Biología. Universidad de Santiago Relación entre captación de O, del aire y del agua en peces de respiración aérea y en aguas normóxicas Partitioning of air and water O, exchange (%A/W) and respiratory quotient (RQ) in air, water, and total for air-breathing fish in normoxic water. The original units for VO, and VCO, are used to illustrate the diversity of units (for conversion, 1 ml O, (STPD) = 44.6 mole = 1.43 mg). Mass Total % AIW RQ (8) vO, Units (0,) Air/Water/Total Lepidosiren $00 0.37 ml kg 'm-' 96/4 0.45/6.7/0.73 Protopterus 3250 0.19 ml kg 'm-' 89/11 0.25/4.7/0.75 Arapaima 2000 103 mg kg 'hr! 78/22 0,45/2.26/0.60 Lepisosteus 600 0.89 mlkg 'm-' 73/27 0.09/2.7/0.80 Anabas 40 113 ml kg 'hr! 54/46 0.20/2.29/1.17 Trichogaster 8 5,2 jpmg!hr! 40/60 0.30/1.12/0.80 Amia 1200 ES mlkg 'm-"' 35/65 0.60/1.40/1.00 Neoceratodus 6000 0.25 ml kg 'm-' 0/100 /0.72/0.72 * La eliminación de CO, se produce mayoritariamente por branquias, el 50% en Protopterus y Lepidosiren Fisiología Animal Comparada. Facultad de Biología. Universidad de Santiago En la mayoría de los anfibios, durante la metamorfosis, pierden las branquias características de sus fases larvarias y desarrollan un par de pulmones saculares: simples, o elaborados y bien vascularizados (a) Salamander larva with gills (b) Frog lungs Partitions on inner wall of lung ANAL PHYSIOLOGY, Figure 21.13 02004 Sincero, Fisiología Animal Comparada. Facultad de Biología. Universidad de Santiago Los anfibios llenan sus pulmones por compresión orofaríngea Estudios en Rana catesbeiana ilustran este mecanismo Nares Buccal Glottis Glottis Glottis Glottis (open) Mouth (open) (closed) (closed) E a 52. — — + Air enters pocket + Glottis opens + Mouth and nares * Glottis closes of buccal cavity + Elastic recoil of close + Gas exchange lungs and + Floor of buccal occurs in lungs compression of cavity rises chest wall reduces + Airis pushed lung volume into lungs + Air forced out of the lungs and out the mouth and nares Copyright 2 2006 Pearson Education, Inc.. publishing as Benjamin Cummings. Fisiología Animal Comparada. Facultad de Biología. Universidad de Santiago En reptiles, pulmones más compartimentalizados y de apariencia esponjosa (a) A unicameral lung in a lacertid lizard Iguana verde Lacerta viridis (6) Scanning electron micrograph of the wall of a tegu lizard lung, Varano de sabana: Varanus exanthematicus Fisiología Animal Comparada. Facultad de Biología. Universidad de Santiago Mecanismo de ventilación pulmonar en aves Inspiración: * Expansión de sacos aéreos localizados fuera de los pulmones (b) Inhalation Y” Los posteriores se llenan de aire procedente del exterior, vía mesobronquios Y Los anteriores succionan aire de los parabronquios (c) Exhalation Espiración: * Sacos aéreos se comprimen Y El aire rico en O, de sacos aéreos posteriores se dirige a parabronquios Y El aire de sacos anteriores con CO, sale al exterior, vía mesobronquios $ ANIMAL PUYSIOLOGY Figure 21.2 (Par 2 0204 Srs uc, e > Se necesitan dos ciclos respiratorios para que un determinado volumen de aire recorra todo el circuito Fisiología Animal Comparada. Facultad de Biología. Universidad de Santiago Sistema respiratorio traqueal Los animales terrestres más exitosos, al menos en número de individuos y especies, son los insectos Disponen de un sistema traqueal que proporciona O, directamente a los tejidos, y minimiza las pérdidas de agua corporal Puyo Po, Puyo Po, Puyo Po, o 211 0 21.1 0 21.1 AH,O AO, APH,0 2 APHzO APHz0 | 2 =2.00 2— = 0.31 | — | APO, | apo, 2.4 19.9 2.4 19.9 » AH¿O AO, | AH,O ANN | y . Á ] M 2.4 U UNS 13.3 2.7 27 24 4 2.4 2.4 E) 0 24 E) 0. 24 Cell Cutaneous Lung Tracheal Vílmery cos. (2000). cap.5 Fisiología Animal Comparada. Facultad de Biología. Universidad de Santiago Spiracle Cuticle Atrium * Sistema traqueal: serie de tubos que surgen como invaginaciones de la epidermis Subatrium Air sac » Abertura exterior: espiráculo | Tracheae j Parar Atrio: cavidad interna recubierta SN de pelos ) == y reducen pérdida de agua — Husi y retienen partículas fiber tactive) Primary II — Secondary —Tertiary Tracheole cell body - Tracheole » Sacos aéreos desarrollados en insectos activos Puid Fluid mostly Muscle reabsorbed fiber linactive) Tracheolar blind endings (vrithin and between individual cells) Mitochondrion Fisiología Animal Comparada. Facultad de Biología. Universidad de Santiago Apertura y cierre de los espiráculos: mecanismos de control Y Descargas nerviosas rítmicas de los nervios segmentales, procedentes de la cadena ganglionar, abren y cierran los espiráculos. La actividad tónica de los nervios está modulada principalmente por el O, Direct action on muscle: Carbon dioxide Desiccation o Increases firing rate: A n Desiccation Heat un Y” Receptores de O, y CO,, con Lg sensibilidad diferente entre ganglios muscle y Decreases firing rate: Hydration ] Cold Hypoxia SS Carbon dioxide 3rd Complete inhibition: ganglion Flight Ventilation Y El exceso de CO, interno actúa directamente sobre el músculo cerrador, produciendo su relajación y apertura del espiráculo Fisiología Animal Comparada. Facultad de Biología. Universidad de Santiago Formas de transporte de gases a través del sistema traqueal * Difusión + Ventilación visible (macroscópica) Y Bomba abdominal Y Autoventilación e Ventilación microscópica Fisiología Animal Comparada. Facultad de Biología. Universidad de Santiago Difusión Inner end of (a) Ambient air tracheal system Proceso habitual en las tráqueas | terciarias y traqueolas 2! | | d 1 1 a t t 1 También en tráqueas primarias y z! | dos ans secundarias de insectos de ali a tamaño pequeño y en insectos Si q t t t t relativamente grandes con bajas tasas metabólicas Inner end of Mitochondria . (b) Ambient air tracheal system in cells Desplazamiento de O, y CO, por diferencias de sus presiones el parciales, en los conductos llenos Bl ! ! de aire a||! ¡ ¡ Tm 1 1 1 E ' 1 Slow O, transport . . .s . po a I t . Velocidad de difusión modificada Ss! ¡ ! I I I t por el metabolismo del animal Fast o transport ANIMAL PHYSIOLOGY, Figure 21.29 0 2004 Sinauer Associates, nc Fisiología Animal Comparada. Facultad de Biología. Universidad de Santiago Longitudinal —_* trachea ) Air flow ——» Spiracle Dirección flujo de aire varía entre insectos = Aquellos con sistema traqueal simple: ventilación corriente = En la mayoría flujo unidireccional Y” Aire entra por espiráculos anteriores, recorre la tráquea de forma longitudinal y sale por los posteriores del abdomen y” Suministro de aire puro y mayor eficacia de intercambio y Tráqueas secundarias: ventilación corriente Fisiología Animal Comparada. Facultad de Biología. Universidad de Santiago Apis mellifera 2. Autoventilación - Durante el vuelo Y Por contracción y relajación músculos torácicos Y Deformación tórax con batido de alas — sacos aéreos y tráqueas del tórax se comprimen y expanden > entrada y salida de aire en el tórax (ventilación corriente) Fisiología Animal Comparada. Facultad de Biología. Universidad de Santiago Ventilación microscópica Ciclos de expansión y compresión en tráqueas principales de cabeza y tórax Se producen cada uno o dos segundos La compresión reduce en un 50% el volumen de las tráqueas No se observa cambios en el volumen abdominal o torácico Y se relaciona con desplazamientos convectivos de gases en tráqueas principales Fisiología Animal Comparada. Facultad de Biología. Universidad de Santiago