Trocas de Gases Respiratórios em Animais

Nos animais, os gases respiratórios entram e saem do meio interno do organismo através das superfícies respiratórias. Essas superfícies, bem como o conjunto de órgãos envolvidos no desempenho dessa função, constituem o sistema respiratório.

As trocas de gases respiratórios, quer ao nível das superfícies respiratórias quer ao nível dos tecidos, realizam-se por difusão (movimento de substâncias entre dois meios a favor de um gradiente de concentração), sendo a sua direcção e intensidade determinadas pela pressão parcial dos gases. Nas superfícies respiratórias, os gases difundem-se das zonas de maior pressão para as de menor pressão.

Nos animais as trocas gasosas podem ocorrer directamente entre o meio externo e as células, sem intervenção de um fluido de transporte, por difusão directa. Quando as trocas gasosas entre o meio externo e as células se fazem com intervenção de um fluido circulante, considera-se a existência de difusão indirecta. Esta forma de difusão desenvolveu-se à medida que o volume dos animais foi aumentando, tornando-se a área superficial demasiado exígua para permitir o intercâmbio directo com todas as células do organismo.
m termo hematose é utilizado para designar as trocas gasosas ocorridas nas superfícies respiratórias.

Na maioria destes animais, entre a superfície respiratória e os tecidos, o oxigénio e o dióxido de carbono são transportados pelo sangue. Para além do transporte em solução, os gases podem ligar-se a pigmentos respiratórios, como a hemoglobina.

Apesar da grande diversidade das superfícies respiratórias, é possível encontrar em todas elas um conjunto de características que aumentam a eficácia das trocas gasosas que aí ocorrem:

  • são superfícies húmidas, o que permite a dissolução dos gases, necessária à sua difusão;
  • são superfícies finas, constituídas apenas por uma camada de células epiteliais;
  • são superfícies vascularizadas;
  • possuem uma área grande relativamente ao volume dos órgãos em que se situam.

Difusão directa

As trocas directas de gases através da superfície corporal ocorrem em alguns animais aquáticos e terrestres com baixas taxas metabólicas e elevada relação superfície/volume corporal. Esta condição resulta num contacto directo da maioria das células com o meio externo, facto que possibilita a troca directa entre ambos os meios. Este tipo de trocas encontra-se na hidra e na planária.

Hematose traqueal

O gafanhoto e outros insectos possuem um sistema respiratório com difusão directa designado por sistema traqueal. Este sistema é constituído por um conjunto de canais — traqueias — que se vão ramificando até se encontrarem em contacto com as células, onde ocorrem as trocas gasosas.

O oxigénio difunde-se directa e rapidamente através das traqueias sem intervenção de um sistema de transporte, o que permite ao animal elevadas taxas metabólicas. O facto de este sistema se ramificar para o interior do corpo dos animais minimiza as perdas de água, podendo ser considerado uma adaptação importante ao ambiente terrestre.

Difusão indirecta

Hematose cutânea

Neste tipo de troca gasosa, os gases difundem-se entre a superfície do corpo do animal e o sangue, ocorrendo, portanto, difusão indirecta. A ocorrência da hematose cutânea é possível graças à abundante vascularização existente por debaixo da superfície da pele e à manutenção da humidade na superfície do corpo — tegumento. Este último requisito é assegurado quer por glândulas produtoras de muco, quer pelo habitat húmido característico destes animais. Este tipo de hematose é comum à minhoca e aos anfíbios, funcionando nestes últimos como complemento da hematose pulmonar dos animais adultos.

Hematose branquial

Este tipo de hematose é típico dos animais aquáticos, podendo considerar-se a existência de dois padrões básicos: as brânquias externas, expansões vascularizadas do epitélio projectadas para o exterior, e as brânquias internas, constituídas por uma enorme quantidade de lamelas ricamente vascularizadas, representando uma significativa área de contacto com a água. As brânquias, situadas na cavidade opercular entre a faringe e o opérculo, são banhadas por um fluxo contínuo de água que entra pela boca e sai pela fenda opercular, garantindo uma eficaz ventilação daquelas estruturas.

Nas lamelas o sangue circula em sentido oposto ao da passagem da água na cavidade opercular. Este mecanismo de contracorrente garante o contacto do sangue, progressivamente mais rico em oxigénio, com água, cuja pressão parcial de oxigénio é sempre superior àquela que existe no sangue. Daqui resulta a manutenção de um gradiente que assegura a difusão até valores próximos da saturação da hemoglobina do sangue dos peixes.

Hematose pulmonar

Nos Vertebrados terrestres, a hematose ocorre em órgãos especializados, os pulmões, basicamente constituídos por uma rede de tubos de diâmetro cada vez menor, que terminam em pequenos sacos, os alvéolos. Estes órgãos foram sofrendo alterações, sendo de notar, nestes animais, as seguintes tendências evolutivas:

  • aumento da compartimentação dos pulmões, que resultou num aumento da área da superfície respiratória;
  • especialização progressiva dos sistemas de ventilação;
  • aumento da eficiência da circulação sanguínea.

Os Mamíferos possuem um sistema respiratório constituído pelas vias respiratórias e pelos pulmões.

As vias respiratórias (fossas nasais, faringe, laringe, traqueia e brônquios) permitem não só o trajecto do ar nos dois sentidos, entre o interior e o exterior dos pulmões, mas também o progressivo aquecimento do ar e a retenção de partículas em suspensão. Os pulmões, localizados na caixa torácica, são elásticos e constituídos por milhões de alvéolos, que garantem uma área de hematose várias vezes superior à da superfície do corpo. Esta superfície respiratória, recoberta de muco, está separada do sangue apenas pela fina membrana dos capilares sanguíneos.