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domingo, 2 de mayo de 2010

¿Cómo respiran los peces?

Los peces, viven en un ambiente en el que el intercambio de gases ocurre por difusión, donde la concentración de oxígeno es mucho menor que en el aire, pero la de dióxido de carbono es mayor. A la vez, tanto la temperatura y salinidad afectan a la solubilidad de los gases. De esta forma, la respiración acuática le representa un 10% de gasto metabólico, mientras que a un humano al respirar en el aire, este coste no pasa del 2%. ¿Cómo lo logran?

Banco de Peces ( Follow the Leader! )

Fotografía de #_Gwen_#



Los animales acuáticos, disponen de diferentes superficies respiratorias (cutánea o branquias externa/interna).

Generalmente, los peces (en nuestro hablamos de los teleósteos), tienen una ventilación activa con cilios en donde el movimiento de cilios, flagelos o estructuras semejantes que ayudan al paso del agua o una ventilación activa de carácter muscular, ya que a través de los músculos se genera un flujo unidireccional de agua, aumentando la capacidad de intercambio.

En los teleósteos (una de las infraclases de peces más comunes), exceptuando las formas juveniles, disponen de unas branquias internas, situadas a ambos lados del animal de modo que separan dos compartimentos funcionales que pueden corresponderse o no con compartimentos anatómicos. En el caso de los teleósteos separan dos compartimentos anatómicos y funcionales como son la boca y el opérculo.

En los teleósteos, la superficie respiratoria, se dispone mediante arcos branquiales de los que salen columnas de filamentos en “v”. Al mismo tiempo, de cada filamento parten, hacia arriba y abajo, lamelas, formando un tamiz por el que se filtrará el agua.



A. Opérculo - B. Branquias - C. Arcos branquiales - Laboratorio de Zoología






Para explicarlo de una forma más o menos sencilla, en los humanos, el intercambio de gaes, ocurre en los alvéolos pulmonares, entre la vía respiratoria y el sistema circulatorio. En los teleósteos ocurre lo mismo, pero hay un intercambio entre el agua (nuestro aire) y las branquias (nuestros pulmones).

A cada arco branquial llegan ramificaciones de la arteria branquial (una canal aferente y otro eferente), produciendo una circulación de agua a contracorriente (más efectiva, ya que extrae hasta el 60% del oxígeno) o concurrente (menos efectiva, pero mayoritaria).


Fotografía de Gastrojosoler


Los peces que son muy activos ( túnidos), tienen una superficie relativa de branquias, más grande que los que son menos activos (carpa, lenguado).Otros peces, pueden aumentar la superficie de sus branquias cuando son transportados a un lugar a ambientes donde el oxígeno es menos abundante, a modo de "adaptación fisiológica".

Los peces activos, ventilan sus branquias de manera pasiva y nadan con la boca abierta, sin la necesidad de una bomba respiratoria. La morfología del aparato bucal de la caballa, por ejemplo, la obliga a nadar continuamente porque no puede ventilar suficientemente sus branquias si permanece quieta.

Sin embargo, en gran parte de los teleósteos, existe una ventilación branquial activa, gracias a un mecanismo muscular, que modifica los volúmenes de la cámara oral y de la opercular, con los arcos branquiales en medio.


El ciclo respiratorio


El mecanismo muscular, actúa como un ciclo respiratorio branquial (como nuestra inspiración y espiración).

1.

El músculo de la cavidad bucal se contrae, aumentando el volumen de la cavidad bucal y disminuyendo la presión para la entrada de agua.

Milésimas de segundo después, el músculo de la cavidad opercular se activa, generando una mayor caída de presión y pasando el agua de la cavidad bucal a la opercular, pasando entre las branquias y comenzando a producirse el intercambio.

2.

Dejará de entrar agua por la boca, creándose un gradiente favorable, finalizando el paso de agua desde la cavidad bucal a la opercular

3.

Hay una presión positiva, pero el agua ya comienza a salir por la cavidad opercular, gracias a una presión positiva con respecto al medio.

4.

El músculo de la cavidad bucal se vuelve a contraer, pero no hay flujo de bucal → opercular porque las branquias impiden el reflujo y seguirá saliendo agua por el opérculo.



Efectividad


Aunque este sistema es más efectivo ("extrae" hasta un 60% de los gases presentes en el agua), representa un enorme coste metabólico (sobre el 10% de la energía empleada total), además de que no es del todo efectivo, porque no toda el agua que entra por la cavidad bucal pasa por las branquias, ni toda la que pasa por las branquias intercambia gases, aunque bueno como también nos pasa a los humanos.


Por tanto, a nivel general, la mayoría de peces, tienen un sistema respiratorio, similar al de humanos (con una bomba respiratoria), pero con la salvedad de que están en el agua (menor cantidad de oxígeno) y con unas branquias; en lugar de pulmones, que en la escala evolutiva, siguen hasta anfibios (aunque ya reducidos en adultos).









Nota

Este artículo fue publicado originalmente el 25 de Agosto de 2009. Sin embargo, hemos tenido que realizar algunas matizaciones con respecto a lo que habíamos publicado en un inicio.

viernes, 4 de diciembre de 2009

¿Los árboles producen CO2?

Generalmente, cuando hablamos de los árboles, en la mayoría de los casos nos referimos a los árboles, como unos magníficos productores de oxígeno. Sin embargo, la afirmación, tiene matices que la pueden convertir en errónea. Pero lo más importante de todo, ¿producen CO2? Si.


Los árboles y la producción de oxígeno

Araguaney floreado (Arbol emblemático nacional de Venezuela) (Tabebuia chrysantha)
Tabebuia chrysantha. Fotografía de barloventomagico


Al hablar de árboles, siempre uno se congratula de que son unos magníficos productores de oxígeno y que sin ellos no viviríamos. La afirmación en parte es cierta, pero los árboles tienen una eficiencia de fijación de CO2 relativamente baja, que hace que las algas sean unos excelentes fijadores de CO2 (hasta 30 veces más que un árbol joven).

Green Grape Algae - Caulerpa uva
Caulerpa uva. Fotografía de Marcia_Salviato


De hecho, las mayores tasas de fijación de CO2 se encuentran en las algas, de ahí entre otros motivos, que sean las microalgas, las empleadas en las nuevas técnicas de producción de biocarburantes y que los ecosistemas marinos, a pesar de ser unos "desiertos ecológicos" son unos magníficos fijadores de CO2 atmosférico, ya que el CO2 es asimilado a través del plancton, los corales y los peces, y luego transformado en rocas sedimentarias o biogénicas. Absorben alrededor del 50% de carbono emitido a la atmósfera.


Los árboles y la producción de CO2

Sin embargo, algo que tampoco se suele mencionar, es que los árboles, además de producir oxígeno, también producen CO2, durante el proceso de respiración vegetal.

Las plantas absorben dióxido de carbono atmosférico y elaboran azúcares y oxígeno durante la fotosíntesis. Sin embargo, durante ese proceso, se libera una cierta cantidad de CO2, cuando emplean los azúcares (C6H12O6) para generar la energía necesaria para su propio mantenimiento, en un proceso denominado respiración.

Es más, según la edad del árbol, la fijación de CO2 y producción de oxígeno varía considerablemente.

Los árboles jóvenes, son magníficos sumideros de carbono, porque su respiración es menor y por tanto, producen más biomasa y tienen mayor crecimiento. Sin embargo, la conservación de las nuevas plantaciones no es la mejor que puede existir, ya que la corta de árboles jóvenes en las plantaciones acaba siendo muy perjudicial.

Sin embargo, cuando envejecen, la tasa de fijación de CO2 se acaba por igualar a la respiración, por lo que se generan balances neutros, aunque en un principio la tasa de fijación de CO2 es un poco mayor pero según el ecosistema, podría llegar a darse el caso de Respiración (producción de CO2) > Fotosíntesis (Absorción de CO2)


Por tanto, ¿debemos de cortar los árboles viejos ? (George W. Bush dixit)

Al contrario, los árboles viejos, al final lo que están haciendo en conjunto es una fijación constante de CO2, al formar un sotobosque que absorbe CO2 de una forma magnífica.

En los últimos estudios, se está comprobando, que los bosques antiguos, al final acaban siendo los mejores secuestradores de CO2, por lo que una de las claves para no aumentar el CO2 atmosférico, además de la reforestación, pasa por la conservación de los ecosistemas existentes.

Más info en la Universidad de Michigan -Neofronteras - Vitalis - Oregon State - Sumidero de carbono -

martes, 25 de agosto de 2009

¿Cómo respiran los peces?

NOTA

Este artículo contiene algunas matizaciones que hay que aclarar, por lo que mejor remitirse a la versión correcta.



Los peces, viven en un ambiente, en el que el intercambio de gases ocurre por difusión, donde la concentración de oxígeno es mucho menor que en el aire, pero la de dióxido de carbono es mayor. A la vez, tanto la temperatura y salinidad afectan a la solubilidad de los gases. De esta forma, la respiración acuática le representa un 10% de gasto metabólico, mientras que a un humano al respirar en el aire, este coste no pasa del 2%

Los animales acuáticos, disponen de diferentes superficies respiratorias (cutánea o branquial externa/interna).

Generalmente los peces (en nuestro caso los teleósteos) tienen una ventilación activa con cilios en donde el movimiento de cilios, flagelos o estructuras semejantes, de ayuda al paso del agua o con una ventilación activa de carácter muscular, ya que a través de los músculos se genera un flujo unidireccional de agua, aumentando la capacidad de intercambio.


En los teleósteos (una de las infraclases de peces más comunes), salvo en las formas juveniles disponen de unas branquias internas, situadas a ambos lados del animal de modo que separan dos compartimentos funcionales que pueden corresponderse o no con compartimentos anatómicos. En el caso de los teleósteos separan dos compartimentos anatómicos y funcionales como son la boca y el opérculo.

En los teleósteos, la superficie respiratoria, se dispone mediante arcos branquiales de los que salen columnas de filamentos en “v”. Al mismo tiempo, de cada filamento parten, hacia arriba y abajo, lamelas, formando un tamiz por el que se filtrará el agua.




A. Opérculo - B. Branquias - C. Arcos branquiales - Laboratorio de Zoología




En los humanos, el intercambio de gases, ocurre en los alvéolos pulmonares, entre la vía respiratoria y el sistema circulatorio. En los teleósteos ocurre lo mismo, pero hay un intercambio entre el agua (nuestro aire) y las branquias (nuestros pulmones).







En cada arcos branquial llegan ramificaciones de la arteria branquial (aferente y eferente), produciendo una circulación de agua a contracorriente (más efectiva, ya que extrae hasta el 60% del oxígeno) o concurrente (menos efectiva, pero mayoritaria).



Fotografía de Gastrojosoler




En los animales, de nado rápido (túnidos), no necesitan un mecanismo de bombeo de agua, ya que con abrir la boca les basta, de forma que entra el agua a gran velocidad y se logra un intercambio efectivo.

Sin embargo, en gran parte de los teleósteos, cuando no nadan rápido, así como si necesitaran una gran cantidad de energía, existe una ventilación branquial activa, gracias a un mecanismo muscular, que modifica los volúmenes de la cámara oral y de la opercular, con los arcos branquiales en medio.


El mecanismo muscular, actúa como un ciclo respiratorio (como nuestra inspiración y espiración).

1. El músculo de la cavidad bucal se contrae, aumentando el volumen de la cavidad bucal y disminuyendo la presión para la entrada de agua. Milésimas de segundo después el músculo de la cavidad opercular se activa, generando una mayor caída de presión y pasando el agua de la cavidad bucal a la opercular, pasando entre las branquias y comenzando a producirse el intercambio.

2. Dejará de entrar agua por la boca, creándose un gradiente favorable, finalizando el paso de agua desde la cavidad bucal a la opercular

3. Hay una presión positiva, pero el agua ya comienza a salir por la cavidad opercular, gracias a una presión positiva con respecto al medio.

4. El músculo de la cavidad bucal se vuelve a contraer, pero no hay flujo de bucal → opercular porque las branquias impiden el reflujo y seguirá saliendo agua por el opérculo.


De todas formas, este sistema mucho más efectivo (hasta un 60% de los gases presentes en el agua), representa un enorme coste metabólico (sobre el 10%), así como que no es efectivo del todo, ya que no toda el agua que entra por la cavidad bucal pasa por las branquias, ni toda la que pasa intercambia gases, aunque bueno como también nos pasa a los humanos.



Por tanto, a nivel general, la mayoría de peces, tienen un sistema respiratorio, similar al de humanos (con una bomba respiratoria) pero con la salvedad de que están en el agua (menor cantidad de oxígeno) y tienen unas branquias; en lugar de pulmones, que en la escala evolutiva, siguen hasta anfibios (aunque ya reducidos en adultos).