Como funcionam as brânquias de peixe

Como funcionam as brânquias de peixe

Hoje descobri como funcionam as guelras de peixe.

Esses pequenos e fantásticos órgãos permitem que o peixe absorva o oxigênio da água e o use como energia. Funcionalmente, as brânquias não são tão diferentes dos pulmões em humanos e outros mamíferos. A principal diferença é como eles são capazes de absorver concentrações muito menores de oxigênio disponível, enquanto permitem que o peixe mantenha um nível apropriado de cloreto de sódio (sal) na corrente sanguínea.

As brânquias funcionam com o mesmo princípio que os pulmões. Nos pulmões, existem pequenos sacos chamados alvéolos que são aproximadamente 70% dos capilares. Esses capilares carregam sangue desoxigenado do corpo. À medida que o oxigênio e o dióxido de carbono passam através da membrana do alvéolo, os capilares levam o sangue recém-oxigenado de volta ao corpo. Da mesma forma, as brânquias têm pequenas filas e colunas de células especializadas agrupadas, chamadas de epitélio. O sangue desoxigenado no peixe é fornecido diretamente do coração para o epitélio através das artérias e até mesmo de pequenas arteríolas. Como a água do mar é forçada através das membranas do epitélio, o oxigênio dissolvido na água do mar é absorvido por minúsculos vasos sanguíneos e veias, enquanto o dióxido de carbono é trocado.

As próprias brânquias têm uma aparência de radiador de carro. A maioria dos peixes tem 4 guelras de cada lado, consistindo de uma estrutura principal em forma de barra que tem numerosos ramos como o de uma árvore, e aqueles ramos consistindo de estruturas semelhantes a galhos ainda menores. Este arranjo de células permite uma área superficial muito grande quando as brânquias são imersas em água.

Funcionalmente, o mecanismo para bombear água sobre as guelras tipo radiador parece variar dependendo da espécie de peixe. Em geral, isso é conseguido com o peixe abaixando o assoalho da boca e alargando a aba externa de pele que protege as brânquias, chamada de opérculo. Esse aumento no volume reduz a pressão dentro da boca, fazendo com que a água entre. Como o peixe levanta o chão da boca, uma dobra interna da pele forma uma espécie de válvula que não permite que a água saia correndo. A pressão é então aumentada em comparação com o exterior da boca e a água é forçada através da abertura do opérculo e através das brânquias.

As próprias guelras precisam de uma área de superfície muito grande para fornecer aos peixes as demandas de oxigênio necessárias. O ar é aproximadamente 21% de oxigênio ou cerca de 210.000 partes por milhão. A água, por outro lado, tem apenas cerca de 4-8 partes por milhão de oxigênio dissolvido que as brânquias podem extrair. Por causa disso, se o peixe não tivesse uma grande área de superfície branquial para absorver tanto oxigênio quanto fosse possível, seria rapidamente sufocado. Animais de sangue frio também tendem a ter um metabolismo mais baixo do que seus equivalentes de sangue quente. Isso os ajuda na capacidade de lidar com ambientes de baixo oxigênio disponível. Se o mesmo tamanho de peixe fosse de sangue quente, o metabolismo do nadador seria aumentado a ponto de o oxigênio disponível não ser suficiente e o pequeno Nemo morresse.

Enquanto a grande área da superfície das brânquias permite troca suficiente de dióxido de carbono e oxigênio, ao mesmo tempo expõe o mesmo grande volume sangüíneo à água do mar hipertônica (isto é, mais salgada que você), criando uma situação na qual o peixe deve ter mecanismo de backup para expelir o excesso de sódio que foi incidentalmente absorvido. Por outro lado, os peixes de água doce precisam ter um mecanismo oposto, permitindo que eles excretem o excesso de água para manter seus níveis de sódio apropriadamente altos. Não se preocupe com os ciganos anádromos que trepidam para trás e para a frente, capazes de prosperar em ambientes com água doce e salgada. Vamos apenas chamá-los de show offs e deixar por aí mesmo.

Para lidar com esse problema de sódio, dentro da guelra, residem pequenas células chamadas células de cloreto. Essas células permitem a extrusão de qualquer sódio indesejado. Peixes de água doce tendem a ter menos dessas células do que suas contrapartes marinhas. Isto, combinado com a capacidade de ter urina extremamente diluída, permite que os peixes de água doce mantenham seu nível de sódio adequadamente alto.

Fatos do bônus:

  • Dado que o tamanho das brânquias ajuda na absorção de oxigênio, como seria de se esperar, quanto mais ativo um peixe estiver, maiores serão as brânquias em comparação com o tamanho do corpo.
  • Como o ambiente marinho é hiperosmótico, peixes ósseos tendem a perder água por osmose. Por causa disso. eles tendem a compensar absorvendo a água através do intestino, exacerbando assim o problema da absorção de sódio.
  • A distância entre o sangue e a água nas células epiteliais do peixe é de aproximadamente 1 micrômetro, ou cerca de 1 milionésimo de metro.
  • Em aproximadamente 32.000 espécies, os peixes exibem maior diversidade de espécies do que qualquer outra classe de vertebrados.
  • Estima-se que existam aproximadamente 15.000 espécies de peixes não identificados
  • Evidências fósseis sugerem que os peixes estão na Terra há aproximadamente 400 milhões de anos.
  • Os peixes que têm a capacidade de viver tanto em água salgada quanto em água doce são chamados peixes anádromos.
  • A maioria dos peixes mantém o teor de sódio de seus fluidos corporais em aproximadamente 40% da água do mar.
  • Peixe anádromo deve ter processos fisiológicos para lidar com a mudança no teor de sal em seu ambiente. Um mecanismo usado é que, enquanto em água doce, eles tendem a ter a capacidade de excretar urina muito diluída, removendo assim mais água fresca e mantendo seus níveis de sódio normais.Enquanto em água salgada, eles usam um grupo especializado de células de excretação de sal nas brânquias e revestimento da boca. Eles também têm rins que podem excretar urina muito concentrada.
  • Tubarões e Hagfish têm um teor de sal muito maior do que o peixe ósseo e está naturalmente em equilíbrio com a água do oceano, não tendo assim o problema dos peixes ósseos na regulação do sal.

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