Difusão directa

Gases difundem-se directamente através da superfície respiratória para as células, sem intervenção de fluido de transporte. Ocorre nos protozoários e nos insectos, por exemplo;

Difusão indirecta

Gases passam através da superfície respiratória para um fluido de transporte que estabelece a comunicação entre as células e o meio externo, como no caso dos anelídeos ou dos vertebrados. Este processo designa-se hematose.

Características das superfícies respiratórias

Apesar da grande variedade de estruturas, todas as superfícies respiratórias apresentam características comuns:

Humidade

Todas são superfícies húmidas, o que facilita a difusão dos gases dissolvidos;

Paredes finas

Novamente para facilitar a difusão, estas superfícies são geralmente formadas por tecido epitelial pavimentoso com uma única camada de células de espessura;

Ventilação

De modo a que novas moléculas de oxigénio sejam constantemente trazidas para contacto com a superfície respiratória, a água ou ar devem ser renovados frequentemente

Vascularização

Presente sempre que existe difusão indirecta, deve ser feita por vasos de parede fina, como os capilares, para reduzir a espessura a atravessar pelos gases;

Grande área de troca

A superfície respiratória deve ser extensa, de modo a que o contacto com o ar ou água seja máximo e a velocidade de difusão elevada.

Evolução dos sistemas respiratórios

A sobrevivência dos animais nos diferentes habitats implicou a evolução de estruturas especializadas nas trocas com o meio. Estas estruturas variam sobretudo com o tamanho e estrutura do corpo, história evolutiva do grupo e meio em que vivem.

Os animais que realizam trocas gasosas directamente com o ar têm vantagem em relação aos que as realizam com a água pois esta apenas transporta 5% do oxigénio presente no mesmo volume de ar e o aumento de temperatura e salinidade ainda reduz mais essa quantidade. Acresce ainda o facto que os gases se difundem mais rapidamente no ar que na água. Assim, um animal aquático, para obter a mesma quantidade de oxigénio que um terrestre, necessita de fazer passar pelas suas superfícies respiratórias uma quantidade de água muito superior á de ar.

No entanto, viver ao ar não é só vantagens, pois os gases apenas atravessam as membranas respiratórias dissolvidos em água, pelo que estas devem ser mantidas húmidas.

Vejamos alguns exemplos de grupos animais que apresentam aspectos chave da evolução dos fenómenos respiratórios:

Cnidários

Com apenas duas camadas de células de espessura e em contacto directo com a água em que vivem, bem como um metabolismo baixo pois são animais de vida fixa, a difusão directa de gases não apresenta dificuldades.

Platelmintes

Nestes animais a forma achatada proporciona uma relação área/volume elevada, logo as células podem realizar trocas directamente com o meio por difusão directa.

Anelídeos

Neste grupo a hematose é cutânea, as trocas são realizadas através da pele humedecida pela secreção de glândulas mucosas e os gases passados para a rede de capilares subcutâneos. Esta situação ocorre também em anfíbios.

Nos anelídeos, no entanto, apenas parte do dióxido de carbono é libertado pela pele, pois parte dele é utilizado para formar carbonato de cálcio e usado para neutralizar a acidez dos alimentos durante a digestão.

Artrópodes

Típico destes animais é o sistema respiratório traqueal, fundamental para a colonização do meio terrestre, que permite uma taxa metabólica elevada.

Este sistema é formado por uma série de tubos quitinosos que se vão ramificando até ás traquíolas (que estão em contacto com as células e onde se realiza uma difusão directa, através do epitélio traqueal não quitinizado) e por onde o ar circula, entrando por espiráculos na superfície do corpo. Os espiráculos podem estar permanentemente abertos ou possuir válvulas musculares e filtros.

Nos insectos menores não existe ventilação activa mas nos maiores tal ocorre por movimentos musculares que contraem as traqueias. Grande parte do dióxido de carbono é libertado pelos tubos de Malpighi.

As brânquias são os órgãos respiratórios típicos do meio aquático, formadas por evaginações da parede do corpo e apresentando grande área de trocas.

Respiração de um tubarão

A sua estrutura filamentosa apenas poderia funcionar em meio aquático, que lhes fornece sustentação.

Estas estruturas podem localizar-se no exterior ou no interior do corpo, sendo as últimas as preferidas pela evolução, já que brânquias externas não só dificultam a locomoção, como facilita os danos a uma zona de epitélio sensível e delicado.

As brânquias internas estão alojadas em cavidades branquiais individuais abrindo para o exterior pelas fendas branquiais (peixes cartilagíneos) ou câmaras branquiais protegidas por opérculo e abrindo para o exterior pela fenda opercular (peixes ósseos).

Este facto não só aumenta a protecção como facilita a ventilação: a água é bombeada para a boca por acção de poderosos músculos, passa pela faringe e banha as brânquias, saindo pelas fendas branquiais ou operculares, pelo que a ventilação é contínua.

Cada brânquia é formada por um arco branquial cartilagíneo ou ósseo, que sustenta os filamentos branquiais, nele inseridos diagonalmente e contendo cada um duas arteríolas (aferente com sangue venoso e eferente com sangue arterial), separadas por uma fina rede de capilares.