Com ja sabem, tots els éssers vius de l'món, no només som capaços, sinó que necessitem, respirar. És una cosa molt important per conservar la vida, i indiferentment de si ets un ésser humà, un amfibi, un animal o una planta, necessitaràs, d'una manera o altra, absorbir oxigen.
La respiració pulmonar és el medi mitjançant el qual els éssers humans, i també la majoria dels animals, obtenen l'oxigen que necessiten per mantenir amb vida. Inhalem i exhalem els gasos de l'ambient inflant els nostres pulmons. La respiració fotosintètica és la que coneixem per mitjà de les plantes, que després que la duen a terme generen part de l'oxigen que necessitem per viure-hi.
La respiració cutània, per la seva banda, està destinada a diversos tipus d'amfibis i anèl·lids. I es coneix com un procés mitjançant el qual els gasos penetren a l'interior de la pell i permeten l'absorció d'oxigen. Durant aquest post estarem coneixent algunes coses més sobre aquest tipus de respiració; quins són els animals o les espècies que la poden tenir, com funciona i quines són les característiques principals que posseeix, la respiració cutània.
Què és exactament la respiració cutània?
Com esmentàvem abans, aquest és un tipus de respiració per mitjà de la pell, que es dóna en bona part de les espècies d'amfibis, Dels anèl·lids i també d'alguns equinoderms. Per a aquest tipus de respiració és important distingir el tegument corporal, que configura l'estructura respiratòria. La pell, per la seva banda, que és el mitjà pel qual es realitzarà l'intercanvi gasós, ha de ser fina, estar ben humida, i a el mateix temps trobar-irrigada per mitjà de l'entorn de l'animal en qüestió.
Aquest intercanvi de gasos pel qual es realitza aquest procés, es duu a terme per mitjà de l'epidermis, sempre que la cutícula externa estigui ben humitejada. En termes fisiològics, la respiració cutània es basa en un procés de difusió de gasos a favor de gradient: l'oxigen passa des del medi extern (aigua o aire) on la seva concentració és més gran, cap a la sang pobra en oxigen, mentre que el diòxid de carboni realitza el recorregut invers.
Els animals que són capaços de realitzar la respiració cutània viuen generalment en mitjans humits o en entorns de caràcter aquàtic, ja que aquesta respiració només serà eficaç en aquests ambients. Alguns animals que tenen aquest tipus de respiració són les meduses, les anemones, alguns gripaus i granotes, els cucs de terra i alguns altres més. En tots aquests casos la pell funciona com una mena de pulmó extern de gran superfície que permet lintercanvi gasós sense estructures internes complexes.
En biologia es considera respiració cutània quan:
- La pell actua com a superfície principal o complementària dintercanvi doxigen i diòxid de carboni.
- Existeix una densa xarxa de capil·lars sanguinis immediatament per sota de l'epidermis.
- El tegument està adaptat per mantenir-se permanentment humit, fins i tot en ambients aeris.
Com es porta a terme la respiració cutània?
La respiració cutània, al costat de la branquial, traqueal i pulmonar, és un dels quatre tipus de respiracions que poden desenvolupar els animals. Aquesta respiració es dóna a el moment en què es porta a terme un intercanvi gasós a través de la pell o de certes àrees com les cavitats bucals o en cavitats internes que, a l'omplir-se d'aigua, constitueixen els anomenats pulmons aquàtics.
El mecanisme bàsic és similar a gairebé tots els grups:
- L'oxigen es dissol primer a la pel·lícula d'aigua o mucositat que recobreix la pell.
- Des d'aquesta pel·lícula, l'oxigen travessa el prim tegument per difusió simple.
- Un cop als capil·lars, l'oxigen és transportat per la sang o hemolinfa cap a tots els teixits.
- El diòxid de carboni produït per les cèl·lules realitza el camí invers i surt al medi per la mateixa superfície cutània.
Els amfibis, quan passen per la seva etapa de capgrossos, tenen la capacitat de respirar sota l'aigua per mitjà de brànquies que posseeixen únicament durant aquesta etapa del seu desenvolupament.
Una vegada que han madurat les brànquies comencen a desaparèixer i els amfibis desenvolupen pulmons que els permeten respirar a la terra. Tot i així són capaços de dur a terme una respiració cutània, ja que tenen una epidermis molt fina, així com també una dermis que es troba bé vascularitzada i que els permet portar l'oxigen a tot el cos mitjançant la sang.
Als amfibis adults es combinen diverses formes de respiració: branquial en fase larvària, pulmonar, cutània i en alguns casos bucofaríngia. La respiració bucofaríngia es produeix a la cavitat de la boca i la faringe, on una membrana molt vascularitzada permet intercanviar una petita quantitat de gasos quan l'animal manté l'aire a la boca.
En moltes granotes i salamandres, la respiració cutània actua com a suport als pulmons. Quan es troben a ambients molt humits o submergits, la pell pot arribar a aportar una part important de l'oxigen total, mentre que a zones seques es recorre més a la respiració pulmonar per evitar la deshidratació de la pell.
En altres grups, com els anèl·lids o alguns equinoderms, la respiració cutània és pràcticament el únic mecanisme respiratori de què disposen, ja que no tenen pulmons o brànquies diferenciades. En aquests animals tot el cos actua com a òrgan respiratori.
Factors necessaris perquè la respiració cutània sigui eficaç
Perquè aquest procés es realitzi de manera eficient és important que l'animal tingui una pell permeable i fina, que li permeti l'accés de l'oxigen a el cos per mitjà de la sang. Els éssers humans i gran part dels animals no són capaços de dur a terme aquest tipus de respiració ja que la seva pell és molt més gruixuda del que requereix, i en alguns casos massa dura per aconseguir una respiració cutània.
La pell de l'animal deu tenir una gran proporció de superfície en contacte amb l'exterior i una baixa activitat metabòlica. En base a això, en alguns amfibis la pell presenta petites arrugues que els permeten incrementar la superfície exposada a fi de fer l'intercanvi gasós de manera més eficient.
Si parlem de el cas dels amfibis, la respiració cutània abasta únicament el 2% de l'arribada d'oxigen que es produeix, mentre que en el cas dels quiròpters, coneguts comunament com ratpenats, aquesta respiració abasta el 20% de l'oxigen que reben, doncs la seva pell és bastant extensa i fina i recobreix els membres toràcics, per tant la quantitat de pell exposada es maximitza.
Una dada interessant és que en la majoria dels animals que posseeixen aquest tipus de respiració, aquesta es dóna com una part de dues respiracions. Com en el cas dels amfibis i els ratpenats, Que tot i que poden dur a terme la respiració cutània, també posseeixen respiració pulmonar.
Si sintetitzem les condicions bàsiques perquè es doni la respiració cutània, podem destacar:
- Pell molt prima: si el tegument és gruixut, el recorregut de l'oxigen fins als capil·lars és massa llarg i se'n redueix molt la difusió.
- Bona irrigació sanguínia: la presència de capil·lars just sota la superfície cutània és essencial per capturar ràpidament l'oxigen disponible.
- Humitat constant: sense aigua recobrint la pell, l'oxigen no es pot dissoldre i la difusió es torna ineficient. Per això aquests animals necessiten viure a mitjans humits o aquàtics.
- Baixa taxa metabòlica: com més baix és el consum d'oxigen dels teixits, més viable és dependre d'una superfície respiratòria relativament limitada com la pell.
A més, molts animals amb respiració cutània presenten conductes específiques per afavorir aquest mecanisme: eviten l'exposició al sol directe, busquen zones humides, romanen a prop de l'aigua o fins i tot segreguen mucositat per mantenir la pell hidratada.
Respiració cutània en diferents espècies
Hi a dia d'avui espècies que no tenen pulmons, però que tot i així són capaços de respirar mitjançant aquesta respiració. A el mateix temps hi ha espècies que la prenen com a complement d'una altra respiració, ja que són capaços de dur a terme les dues per tal de sobreviure. Ara coneixerem com es porta a terme la respiració cutània en diverses espècies.
amfibis
En la majoria dels amfibis la pell es troba adaptada per a aquest tipus de respiració, i molts d'ells no tenen pulmons que els permetin realitzar altres tipus de respiracions. Si prenem per exemple la irònicament anomenada salamandra apulmonada podem veure que aquesta espècie d'amfibis manca totalment de pulmons; no obstant això està catalogada com l'espècie de salamandra més nombrosa sobre la terra.
Mentre els amfibis es troben totalment submergits en l'aigua la respiració té lloc a través de la seva pell. Aquesta és una membrana porosa per mitjà de la qual l'aire pot estendre i mobilitzar-des dels vasos sanguinis a tot el que els envolta.
També hi ha casos d'amfibis que respiren per mitjà de brànquies, així com també està documentada l'existència dels anomenats gripaus de l'desert que tenen la pell seca. En aquests casos aquest tipus de respiració resulta inviable.
Els amfibis es consideren animals vertebrats de sang freda que depenen de la temperatura ambiental. Necessiten entorns càlids o temperats per funcionar correctament. El més cridaner en ells és que el seu tipus de respiració canvia al llarg de la vida degut al procés de metamorfosi.
En funció del grup, trobem:
- Anurs (sense cua): granotes i gripaus. Tenen pell llisa o lleugerament berrugosa, molt permeable, i passen de respiració branquial a la fase de capgròs a pulmonar i cutània a l'adult.
- Urodels (amb cua): salamandres, tritons i ajolotes. En molts casos combinen respiració pulmonar i cutània, i algunes espècies aquàtiques conserven brànquies externes durant tota la vida.
- Àpodes (sense extremitats): cecílids o gimnofions. Tenen cos allargat similar a un cuc i depenen en gran mesura de la respiració cutània gràcies a la pell humida i molt vascularitzada.
A les diferents etapes de vida d'un amfibi es combinen diversos tipus de respiració:
- Fase larvària aquàtica: predomina la respiració branquial, com als peixos, encara que la pell també participa en l'intercanvi gasós.
- Transició a la vida terrestre: durant la metamorfosi es desenvolupen pulmons, les brànquies es redueixen o desapareixen i la respiració cutània es torna fonamental com a suport.
- Adult terrestre o semiaquàtic: la majoria dels anurs i moltes salamandres utilitzen respiració pulmonar, cutània i, en alguns casos, bucofaríngia. Els pulmons són relativament petits, per la qual cosa la pell supleix la manca de capacitat respiratòria.
Quan un amfibi adult es troba a l'aigua, la major part de l'intercanvi gasós es fa a través de la pell. En canvi, a terra alterna respiració pulmonar i cutània segons el grau dhumitat ambiental. Aquesta combinació de mecanismes us permet sobreviure tant en medis aquàtics com terrestres.
mamífers
Els mamífers són generalment espècies endotèrmiques, també conegudes com de sang calenta. Aquests animals tenen una capacitat metabòlica més alta que aquells denominats de sang freda.
Així mateix la pell d'aquests animals, com ja s'havia esmentat, és un òrgan bastant dur i en diversos casos greixosa, que no permet que, en la majoria dels mamífers, una respiració cutània resulti viable. No obstant això hi ha alguns que són capaços de fer-la, però conformen realment un petit percentatge de la població.
Els ratpenats són capaços de prendre el 20% de l'oxigen que necessiten per sobreviure a través de la pell, mentre que els éssers humans únicament són capaços d'absorbir un 1% de l'oxigen necessari per a la seva supervivència, la qual cosa no els permetria sobreviure amb únicament aquest tipus de respiració.
Als ratpenats, la membrana de les ales actua com una àmplia superfície respiratòria. Aquesta pell és molt fina, altament vascularitzada i està exposada directament a l'aire, per la qual cosa pot participar de manera significativa en l'intercanvi gasós. Tot i així, la respiració principal continua sent pulmonar.
En els éssers humans i altres mamífers, la funció de la pell és principalment protectora, reguladora de la temperatura i sensorial. La presència de queratina, greix subcutani i, en moltes espècies, pèl dens fa que la difusió de gasos sigui mínima i no es pugui considerar un sistema respiratori funcional.
Rèptils
A causa de que la seva pell es troba gairebé completament conformada per escates, la capacitat dels rèptils per dur a terme aquest tipus de respiració està bastant reduïda. No obstant això, pot donar-se una mena d'intercanvi gasós entre les escates, O en aquestes àrees en què la densitat de les escates és menor.
En aquells períodes d'hibernació subaquàtiques, algunes tortugues depenen d'una respiració cutània al voltant de la claveguera per poder sobreviure a aquest període.
Algunes serps marines, per la seva banda, són capaces de dur a terme un intercanvi gasós cutani per absorbir prop del 30% d'oxigen que el cos necessita per a la supervivència. Això esdevé fonamental per a elles si es veuen en la necessitat de submergir-se a l'aigua. Elles poden fer-ho en disminuir la quantitat de sang que rega els pulmons i dirigir-la perquè regui els gots capil·lars de la pell.
En general, la respiració dels rèptils és principalment pulmonar, però aquests exemples mostren com, en situacions especials com immersions perllongades o hibernació, algunes espècies han desenvolupat adaptacions cutànies localitzades per complementar la funció dels pulmons.
Peixos
Aquest tipus de respiració també troba lloc en diverses espècies de peixos al voltant de l'globus, siguin marins o d'aigua dolça. A l'hora de respirar, com ja sabem, els peixos requereixen exclusivament de l'ús dels seus brànquies. No obstant això hi ha alguns peixos que són capaços de dur a terme aquesta respiració, i que poden absorbir entre el 5 i el 50 per cent de l'oxigen que necessiten per sobreviure mitjançant la pell. És clar que tot això dependrà de l'tipus d'entorn, la temperatura i de l'peix en qüestió.
Per exemple, per als peixos que prenen l'oxigen de l'aire una respiració cutània ben feta és una cosa molt important. En aquestes espècies l'aire que és absorbit per mitjà de la pell pot arribar a ser de un 50% de l'necessari per viure. En aquesta espècie es coneixen els peixos saltadors i els peixos de l'corall.
Als peixos que respiren principalment a l'aigua, la pell pot complementar la funció de les brànquies, sobretot en zones on l'oxigen dissolt és baix. Als peixos que tenen hàbits amfibis, com alguns peixos saltarins que es poden desplaçar per terra o espècies que prenen oxigen de l'aire, la pell humida i molt vascularitzada es converteix en una via vital per mantenir l'intercanvi gasós quan les brànquies no poden funcionar de manera òptima.
equinoderms
En aquesta àrea podem trobar als eriçons de mar, que són pertanyents a aquesta família i que es troben en les profunditats. Posseeixen nombroses agulles que són la seva mitjà de defensa contra els depredadors, i són capaços de realitzar la respiració per mitjà de brànquies i també per mitjà de la seva pell.
Així mateix els cogombres de mar també poden dur a terme aquesta respiració. Tot i que alguns d'ells tinguin alguns tubs que els permeten respirar, que es troben a prop de l'anus, també són capaços de realitzar una respiració cutània.
Els equinoderms són invertebrats marins amb un esquelet intern calcari i simetria radial. En molts d'ells l'oxigen es capta a través de la superfície corporal i de petites prolongacions dèrmiques que actuen com a brànquies cutànies. La respiració cutània s'integra amb el sistema vascular aqüífer, permetent que l'aigua rica en oxigen circuli i es produeixi l'intercanvi gasós.
Anèl·lids
Encara que al text inicial s'esmenten de forma general, els anèl·lids constitueixen un dels grups on la respiració cutània està millor desenvolupada. Els anèl·lids són invertebrats de cos tou i segmentat, com els cucs i sangoneres. No tenen pulmons ni estructures respiratòries complexes, de manera que depenen gairebé per complet de lintercanvi gasós a través de la seva pell.
El seu tegument està recobert per una fina capa de mucositat produïda per glàndules, el que manté la humitat necessària perquè l'oxigen es dissolgui i es pugui difondre cap als abundants vasos sanguinis superficials. Aquest disseny cutani permet que espècies com els cucs de terra absorbeixin l'oxigen tant de l'aire com de l'aigua del terra, sempre que es mantingui prou humit.
Dins dels anèl·lids es distingeixen:
- Poliquets marins: majoritàriament aquàtics, poden complementar la respiració cutània amb estructures branquials, però gran part de l'intercanvi gasós es realitza també a través de la superfície del cos.
- Oligoquets terrestres i d'aigua dolça: com els cucs de terra, depenen gairebé per complet de la respiració cutània i necessiten sòls humits per evitar la dessecació.
- Hirudínis: sangoneres i espècies afins, que poden ser d'aigua dolça, marines o terrestres, també realitzen l'intercanvi gasós a través de la cutícula que recobreix tot el cos.
insectes
Quan parlem dels insectes, podem dir que encara que l'intercanvi de gas és generós, no és l'únic mitjà que té per trobar el seu sosteniment. La major part de els insectes absorbeixen l'oxigen necessari i acomiaden diòxid de carboni a través d'un teixit anomenat cutícula, que es troba localitzat a la part més externa de l'epidermis dels invertebrats.
Hi ha algunes famílies d'insectes que necessiten aquesta respiració per transportar l'hemolimfa cap al seu cos perquè no posseeixen un aparell respiratori definit. La hemolimfa és semblant a la sang que tenen els insectes.
La majoria dels insectes terrestres utilitzen un sistema de tràquea per dur a terme el que seria el seu procés de respiració. No obstant això, per als insectes aquàtics, semiaquàtics o endoparàsits, fer una respiració cutània és de summa importància, ja que ells no poden absorbir l'oxigen necessari per mitjà de la tràquea.
En aquests casos especials, la difusió directa de gasos a través de la cutícula, oa través d'estructures molt fines i permeables, permet que arribi oxigen suficient fins a l'hemolinfa que banya els teixits. Aquesta adaptació és freqüent en larves que viuen submergides, paràsits interns i petits insectes que habiten pel·lícules d'aigua.
Exemples concrets danimals amb respiració cutània
Per comprendre millor l'abast d'aquest tipus de respiració, és útil repassar-ne alguns exemples on la pell té un paper protagonista en l'intercanvi de gasos:
- Mol·luscs amb respiració cutània complementària: encara que molts mol·luscs posseeixen brànquies i sistemes respiratoris ben desenvolupats, en alguns d'ells les brànquies estan molt reduïdes o modificades. En aquests casos, l'intercanvi de gasos es realitza en gran mesura a la superfície del cos i del mantell, actuant com a zona respiratòria addicional.
- Estrella de mar (equinoderm): hi ha entre milers d'espècies distribuïdes a tots els oceans. Els braços que parteixen d'un disc central estan coberts per petites estructures dèrmiques a través de les quals es produeix la difusió d'oxigen. Capten l´oxigen de l´aigua per difusió directa cap als teixits superficials.
- Granota (amfibi): juntament amb els gripaus forma part del grup dels anurs. Són animals molt àgils, amb potes posteriors llargues per al salt, i pell llisa i humida. De capgrossos tenen respiració branquial i, en fer-se adultes, pulmonar. No obstant això, combinen de forma constant la respiració pulmonar amb la respiració cutània, sobretot quan són a l'aigua o en entorns molt humits.
- Eriçó de mar (equinoderm): amb el seu cos esfèric cobert d'espines mòbils, viu al fons del mar. Tot i que moltes espècies respiren principalment per brànquies, en altres el tegument també participa a l'intercanvi gasós, integrant respiració branquial i cutània.
- Cuc de terra (anèl·lid oligoquet): l'oxigen es dissol a la mucositat que recobreix la seva pell i es difon a través del seu prim tegument. Els capil·lars capten aquest oxigen i el transporten fins a les cèl·lules; alhora, el diòxid de carboni surt de les cèl·lules i és expulsat pels mateixos capil·lars cap a l'exterior, sempre a través de la pell.
- Sanguijuela (anèl·lid hirudíni): aquests cucs, que poden arribar a diverses desenes de centímetres, viuen sobretot en rius d'aigua dolça i s'alimenten de sang. No compten amb un aparell respiratori diferenciat, per això l'intercanvi de gasos es realitza enterament a través d'una fina cutícula externa.
- Gripau (amfibi): més robustos que les granotes, amb pell granulosa i glàndules verinoses, es desplacen caminant o amb petits salts. La seva respiració combina una fase branquial quan són capgrossos, una fase pulmonar en adults i una aportació constant de respiració cutània, crucial durant la seva vida en ambients humits.
Si reunim tot això, podem observar que la respiració cutània apareix en grups molt diversos: anèl·lids, amfibis, equinoderms, alguns peixos, certs rèptils i fins i tot en una petita proporció de mamífers. Tot i que el mecanisme bàsic és sempre la difusió de gasos a través d'un tegument humit i ben irrigat, cada grup ha ajustat l'estructura de la pell i els hàbits de vida per aprofitar al màxim aquesta sorprenent forma de respirar.
Conclusió
Moltes vegades podem trobar en els mitjans de vida al nostre voltant diferents maneres que tenen els diferents habitants d'aquests mitjans per sobreviure. Des volar o caminar, caçar o ser vegetarians, fins respirar amb pulmons o per mitjà de la pell.
Existeixen diferències impressionants al llarg de l'món que podem trobar en les diverses espècies. En aquest cas parlem de la respiració, que és una de les coses més importants que necessitem per viure, i per suposat la més urgent.
El veure com hi ha diverses espècies que se les han arreglat d'una manera o d'una altra per poder mantenir amb vida ens parla que l'evolució és possible, i que potser en algun futur proper els éssers humans puguem ser capaços d'aconseguir algun d'aquests secrets o adquirir habilitats que ens permetin una major supervivència. Hi ha encara molt que podem aprendre dels animals i de la seva capacitat d'adaptació, i la respiració cutània és un exemple fascinant de com la vida aprofita fins i tot la pell com a via per obtenir l'oxigen imprescindible per continuar existint.