BRÀNQUIES: CARACTERÍSTIQUES, FUNCIONS, TIPUS I IMPORTÀNCIA - BIOLOGIA - 2025

Les brànquies o ganyes són els òrgans respiratoris dels animals aquàtics, tenen la funció de realitzar l'intercanvi d'oxigen de l'individu amb l'ambient. Es manifesten des de formes molt simples en els invertebrats, fins a complexes estructures evolucionades en els vertebrats, constituïdes per milers de laminetes especialitzades ubicades a l'interior d'una cavitat branquial ventilada per un flux continu d'aigua.

Les cèl·lules demanen energia per poder funcionar, aquesta energia l'obtenen a partir de la ruptura dels sucres i altres substàncies en el procés metabòlic anomenat respiració cel·lular. En la majoria de les espècies, s'utilitza l'oxigen present en l'aire com a energia i s'expulsa el diòxid de carboni com rebuig.

Arcs branquials d'un lluç de riu europeu (Esox lucius). By User: Uwe Gille, from Wikimedia CommonsLa manera mitjançant el qual els organismes compleixen l'intercanvi de gasos amb el seu entorn, aquesta influenciada tant per la forma de el cos, com pel medi on habita.

Els ambients aquàtics tenen menys oxigen que els ambients terrestres i la difusió de l'oxigen és més lenta que en l'aire. La quantitat d'oxigen dissolt a l'aigua es redueix a mesura que augmenta la temperatura i disminueix el corrent.

Les espècies menys evolucionades no requereixen d'estructures respiratòries especialitzades per satisfer les seves funcions bàsiques. No obstant això, en les de major grandària és vital disposar de sistemes d'intercanvi més complexos, de manera que puguin cobrir adequadament les seves necessitats metabòliques.

Les brànquies es troben en els invertebrats i en els vertebrats, poden ser en forma de fil, laminars o arborescents dotades de nombroses gots capil·lars, a més les observem de forma interna o externa.

Hi animals que viuen a l'àrea litoral, com ara mol·luscs i crancs, que són capaços de respirar activament amb les brànquies en l'aigua i en l'aire, sempre que aquestes es mantinguin humides. A diferència de la resta dels organismes aquàtics, que es asfixien el sortir de l'aigua tot i l'abundància d'oxigen disponible.

Característiques generals

La quantitat d'oxigen present en l'aire és d'aproximadament 21%, mentre que en l'aigua només està dissolt en una proporció de l'1%. Aquesta variació va obligar als organismes aquàtics a crear estructures com les brànquies, destinades exclusivament a l'extracció d'oxigen.

Les brànquies poden arribar a ser tan eficaços que arriben taxes d'extracció d'oxigen de l'80%, tres vegades per sobre de la que té lloc en els pulmons humans a partir de l'aire.

Varietat d'organismes aquàtics

Aquests òrgans respiratoris es van desenvolupar en una enorme varietat d'organismes aquàtics, podem trobar diferents tipus de brànquies en mol·luscs, cucs, crustacis, equinoderms, peixos i fins a rèptils en certes fases del seu cicle de vida.

Varietat de formes

Com a conseqüència varien molt en forma, mida, localització i origen, resultant adaptacions específiques en cada espècie.

Per als animals aquàtics més evolucionats, l'increment de la mida i de la mobilitat va determinar una major demanda d'oxigen. Una de les solucions davant d'aquest problema va ser l'augment de l'àrea de les brànquies.

Els peixos per exemple, posseeixen un elevat nombre de plecs que es mantenen separats els uns dels altres per l'aigua. Això els confereix una gran superfície d'intercanvi gasós, el que els permet arribar a la seva màxima eficiència.

Òrgans sensibles

Les brànquies són òrgans molt sensibles, susceptibles a lesions físiques ia malalties ocasionades per paràsits, bacteris i fongs. Per aquesta raó en general es considera que les brànquies menys evolucionades són de tipus extern.

lesions

En els peixos ossis, les brànquies davant altes concentracions de contaminants químics com els metalls pesants, sòlids suspesos i altres substàncies tòxiques, pateixen danys morfològics o lesions anomenades edemes.

Aquests provoquen la necrosi de el teixit branquial, i en casos severs poden fins i tot produir la mort de l'organisme per l'alteració de la respiració.

A causa d'aquesta característica, les brànquies dels peixos són freqüentment utilitzades pels científics com importants biomarcadors de contaminació en els mitjans aquàtics.

funcions

La funció principal de les brànquies, tant per als organismes invertebrats com en els vertebrats, és efectuar el procés d'intercanvi gasós de l'individu amb el medi aquàtic.

A causa de que la disponibilitat d'oxigen és inferior en l'aigua, els animals aquàtics han de treballar més intensament per captar determinat volum d'oxigen, el que representa una situació interessant, ja que significa que gran part de l'oxigen obtingut serà utilitzat en la recerca de nou oxigen.

L'home utilitza de l'1 a el 2% del seu metabolisme quan està en repòs per aconseguir la ventilació dels pulmons, mentre que els peixos en repòs requereixen aproximadament de l'10 a l'20% per efectuar la ventilació de les brànquies.

Les brànquies també poden desenvolupar funcions secundàries en certes espècies, per exemple, en alguns mol·luscs aquestes es van modificar per contribuir a la captura d'aliments, ja que són òrgans que filtren contínuament l'aigua.

En diferents crustacis i peixos, a més realitzen la regulació osmòtica de la concentració de substàncies disponibles en l'ambient amb relació a el cos, trobant casos fins on són les responsables d'excretar elements tòxics.

En cada tipus d'organisme aquàtic les brànquies tenen un funcionament particular, el qual depèn de l'grau d'evolució i de la complexitat de el sistema respiratori.

Com funcionen?

De forma general les brànquies funcionen com a filtres que atrapen l'oxigen O ₂ que es troba a l'aigua, indispensable per complir les seves funcions vitals, i expulsen el diòxid de carboni CO ₂ de rebuig que està present en l'organisme.

Per aconseguir aquesta filtració es requereix d'un flux constant d'l'aigua, el qual pot ser produït per moviments de les brànquies externes en cucs, per desplaçaments d'l'individu com ho fan els taurons, o pel bombament dels opercles en els peixos ossis.

L'intercanvi de gasos ocorre mitjançant la difusió per contacte entre l'aigua i el líquid sanguini contingut en les brànquies.

El sistema més eficient s'anomena flux contracorrent, on la sang que flueix a través dels capil·lars branquials entren en contacte amb aigua rica en oxigen. Es produeix un gradient de concentració que permet l'entrada de l'oxigen a través de les làmines branquials i la seva difusió en el fluid sanguini, a el mateix temps que el diòxid de carboni es difon a l'exterior.

Si el flux de l'aigua i el sanguini fossin en el mateix sentit, no s'aconseguirien les mateixes taxes de captació d'oxigen, a causa que les concentracions d'aquest gas s'igualarien ràpidament al llarg de les membranes branquials.

Tipus (externes i internes)

Les brànquies poden presentar-se en la part externa o interna de l'organisme. Aquesta diferenciació és conseqüència principalment de l'grau d'evolució, de el tipus d'hàbitat on es desenvolupa ia les característiques particulars de cada espècie.

brànquies externes

Les brànquies externes s'observen majoritàriament en espècies poc evolucionades d'invertebrats, i de forma temporal en les primeres fases de desenvolupament dels rèptils, ja que aquests les perden després de patir la metamorfosi.

Axolot mexicà (axolot). By Alexander Baranov from Montpellier, France (.), Via Wikimedia CommonsEste tipus de brànquies presenten certs desavantatges, primer per tractar-se d'apèndixs delicats estan propenses a patir abrasions i atreure depredadors. En els organismes que tenen moviment en dificulten la locomoció.

A l'trobar-se en contacte directe amb el medi extern, solen ser molt susceptibles i es poden veure afectades fàcilment per factors ambientals adversos, com una mala qualitat de l'aigua, o per la presència de substàncies tòxiques.

Si les brànquies es troben danyades, és molt probable que es produeixin infeccions bacterianes, parasitàries o fúngiques, que depenent de la gravetat poden arribar a desencadenar en la mort.

brànquies internes

Les brànquies internes, pel fet que són més eficients que les externes, es presenten en els organismes aquàtics més grans, però tenen diferents nivells d'especialització depenent del evolucionada que sigui l'espècie.

Aquestes generalment se situen en càmeres que les protegeixen, però necessiten de corrents que li permetin tenir contacte constant amb el medi exterior per complir amb l'intercanvi de gasos.

Els peixos també van desenvolupar tapes calcàries trucades opercles que compleixen la funció de protegir les brànquies, actuar com comportes que restringeixen el flux d'aigua ia més bombar l'aigua.

importància

Les brànquies són fonamentals per a la supervivència dels organismes aquàtics, a causa que compleixen un paper indispensable per al creixement de les cèl·lules.

A més de realitzar la respiració i ser peça cabdal de sistema circulatori, poden contribuir en l'alimentació de certs mol·luscs, funcionar com a sistemes excretors de substàncies tòxiques i ser reguladors de diferents ions en organismes tan evolucionats com els peixos.

Els estudis científics demostren que els individus que han patit danys en el sistema respiratori branquial, presenten un desenvolupament més lent i són de menor grandària, estan més propensos a patir infeccions i en ocasions de lesions de gravetat, es pot produir fins a la mort.

Les brànquies han aconseguit adaptacions als hàbitats i condicions ambientals més diverses, permetent l'establiment de vida en ecosistemes pràcticament anòxics.

El nivell d'especialització de les brànquies està directament relacionat amb la fase evolutiva de les espècies, i són definitivament la forma més eficient per a l'obtenció de l'oxigen en els sistemes aquàtics.

referències

1. Arellano, J. i C. Sarasquete. (2005). Atles histològic de el llenguado senegalès, Solea senegalensis (Kaup, 1858). Institut de ciències marines d'Andalusia, Unitat associada de qualitat ambiental i patologia. Madrid, Espanya. 185 pp.
2. Bioinnova. L'intercanvi gasós en animals i l'intercanvi gasós en peixos. Grup d'innovació sobre la docència en diversitat biològica. Recuperat de: innovabiologia.com
3. Creu, S. i Rodríguez, I. (2011). Amfibis i canvi global. Universitat de Sevilla. Recuperat de bioscripts.net
4. Fanjul, M. i M. Hiriart. (2008). Biologia funcional dels animals I. Segle XXI editors. 399 pp.
5. Hanson, P., M. Springer i A. Ramírez. (2010) Introducció als grups de macroinvertebrats aquàtics. Rev. Biol. Trop. Vol. 58 (4): 3-37.
6. Hill, R. (2007). Fisiologia animal comparada. Editorial Reverté. 905 pp.
7. Luquet, C. (1997). Histologia branquial: respiració, regulació iònica i equilibri àcid-base en el cranc Chasmagnathus granulata Dana, 1851 (Decapoda, Grapsidae); amb notes comparatives en Uca uruguayensis (Nobili, 1901) (ocipòdid). Universitat de bons Aires. 187 pp.
8. Rosegui, I., R. Castro i M. Rojas. (2011). Deformació de brànquies en salmònids: anàlisi macroscòpic, histològic, ultraestructural i d'elements. Int. J. Morphol. Vol. 29 (1): 45-51.
9. Ruppert, I. i R. Barnes. (1996). Zoologia dels invertebrats. McGraw - Hill Interamericana. 1114 pp.
10. Torres, G., S. González i E. Peña. (2010). Descripció anatòmica, histològica i ultraestructural de la brànquia i fetge de tilàpia (Oreochromis niloticus). Int. J. Morphol. Vol. 28 (3): 703-712.