Respiración de las aves: estructuras y elementos
La respiración de las aves la lleva a cabo el sistema respiratorio de esta clase de animales; se encarga de oxigenar los tejidos y órganos y de expulsar el dióxido de carbono del cuerpo de los mismos. Los sacos aéreos localizados alrededor de los pulmones permiten que haya un flujo unidireccional de aire a través de los pulmones, proporcionando más oxígeno al cuerpo de las aves.
El flujo unidireccional del aire que se mueve al interior de los pulmones de las aves tiene un alto contenido de oxígeno, mayor al que se puede encontrar en los pulmones de cualquier mamífero, incluido el ser humano. El flujo unidireccional evita que las aves respiren “aire viejo”, es decir, aire que estuvo recientemente en sus pulmones (Brown, Brain, & Wang, 1997).
Poder almacenar más oxígeno en los pulmones permite a las aves oxigenar mejor su cuerpo, manteniendo así la temperatura corporal regulada mientras están en estado de vuelo.
En los pulmones de las aves, el oxígeno se reparte desde los capilares aéreos hasta la sangre, y el dióxido de carbono pasa de la sangre a los mismos capilares. El intercambio gaseoso es, en este sentido, muy eficiente.
El sistema respiratorio de las aves es eficiente gracias al uso de una delgada superficie por la que fluyen los gases y la sangre, la cual permite un mayor control de la temperatura corporal. La difusión del aire con fines endotérmicos es más efectiva en la medida en que la superficie por la que fluye la sangre y los gases es más delgada (Maina, 2002).
Las aves tienen pulmones relativamente pequeños y máximo nueve sacos de aire que les ayudan con el proceso de intercambio gaseoso. Esto permite que su sistema respiratorio sea único entre los animales vertebrados.
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Índice del artículo
El proceso de respiración en las aves requiere de dos ciclos (inhalación, exhalación, inhalación, exhalación) para poder desplazar el aire a través de todo el sistema respiratorio. Los mamíferos, por ejemplo, solo necesitan de un ciclo de respiración. (Foster & Smith, 2017).
Las aves pueden respirar a través de la boca o las fosas nasales. El aire que entra por estas aberturas durante el proceso de inhalación pasa por la faringe y luego por la tráquea o tubo de viento.
La tráquea generalmente tiene la misma longitud del cuello del ave, sin embargo, algunas aves como las grullas tienen un cuello excepcionalmente largo y su tráquea que se enrosca dentro de una extensión del esternón conocida como quilla. Esta condición les da a las aves la posibilidad de producir sonidos con alta resonancia.
Durante la primera inhalación, el aire pasa por las fosas nasales o narinas ubicadas en la unión entre la parte alta del pico y la cabeza. El tejido carnoso que rodea las narinas es conocido como la cera en algunas aves.
El aire en las aves, al igual que en los mamíferos, se mueve a través de las fosas nasales, al interior de la cavidad nasal y luego pasa a la laringe y la tráquea.
Una vez en la tráquea, el aire pasa por la siringe (órgano responsable de la producción de sonidos en las aves) y su corriente es dividida en dos, ya que la tráquea de las aves tiene dos canales.
El aire en el proceso de respiración de las aves, no va directamente a los pulmones, primero se dirige a los sacos de aire caudales, desde donde pasará a los pulmones y durante la segunda inhalación pasará a los sacos de aire craneales. Durante este proceso, todos los sacos de aire se expanden en la medida en la que entra el aire al cuerpo del ave.
Durante la primera exhalación, el aire se mueve desde los sacos de aire posteriores hasta los bronquios (ventrobronquios y dorsobronquios) y posteriormente a los pulmones. Los bronquios se dividen en pequeñas ramificaciones capilares por los que fluye la sangre, es en estos capilares aéreos donde tiene lugar el intercambio de oxígeno por dióxido de carbono.
En la segunda exhalación, el aire sale de los sacos de aire por la siringe y luego a la tráquea, la laringe y finalmente a la cavidad nasal y fuera de las narinas. Durante este proceso, el volumen de los sacos disminuye en la medida en la que el aire sale del cuerpo del ave.
Las aves tienen laringe, sin embargo y al contrario que los mamíferos, no la utilizan para producir sonidos. Existe un órgano denominado siringe que se encarga de hacer las veces de “caja de voz” y permite a las aves producir sonidos altamente resonantes.
Por otro lado, las aves tienen pulmones, pero también tienen sacos de aire. Dependiendo de la especie, el ave tendrá siete o nueve sacos de aire.
Las aves no tienen diafragma, por lo que el aire es desplazado al interior y al exterior del sistema respiratorio por medio de cambios en la presión de los sacos de aire. Los músculos del pecho hacen que el esternón sea presionado hacia afuera, creando una presión negativa en los sacos que permite al aire entrar en el sistema respiratorio (Maina J. N., 2005).
El proceso de exhalación no es pasivo, pero requiere de la contracción de ciertos músculos para aumentar la presión en los sacos de aire y propulsar el aire hacia afuera. Como el esternón debe moverse durante el proceso de respiración, se recomienda que, al atrapar un ave, no se le ejerzan fuerzas externas que puedan bloquear su movimiento, pues se puede sofocar al ave.
Las aves tienen mucho “espacio vacío” en su interior, que les permite ser aptas para volar. Este espacio vacío se encuentra ocupado por sacos de aire que se inflan y desinflan durante el proceso de respiración del ave.
Cuando un ave infla su pecho, no son los pulmones los que están trabajando sino los sacos de aire. Los pulmones de las aves son estáticos, los sacos de aire son los que se mueven para bombear aire al interior de un complejo sistema bronquial en los pulmones.
Los sacos de aire permiten que se dé un flujo unidireccional del aire a través de los pulmones. Esto quiere decir que el aire que llega a los pulmones es en su mayoría “aire fresco” con un mayor contenido de oxígeno.
Este sistema es opuesto al de los mamíferos, cuyo flujo del aire es bidireccional y entra y sale de los pulmones en un periodo corto de tiempo, lo que hace que el aire nunca sea fresco y siempre esté mezclado con el que ya fue respirado (Wilson, 2010).
Las aves tienen por lo menos nueve sacos de aire que les permiten repartir oxígeno a los tejidos del cuerpo y remover el dióxido de carbono restante. También cumplen el rol de regular la temperatura corporal durante la fase de vuelo.
Los nueve sacos de aire de las aves se pueden describir de la siguiente manera:
- Un saco de aire interclavicular
- Dos sacos de aire cervicales
- Dos sacos de aire torácicos anteriores
- Dos sacos de aire torácicos posteriores
- Dos sacos de aire abdominales
La función de estos nueve sacos se puede dividir en sacos anteriores (interclavicular, cervicales y torácicos anteriores) y sacos posteriores (torácicos posteriores y abdominales).
Todos los sacos tienen paredes muy delgadas con algunos vasos capilares, así que no juegan un papel importante en el proceso de intercambio gaseoso. Sin embargo, su deber es mantener ventilados los pulmones donde el intercambio gaseoso se efectúa.
La tráquea de las aves es 2.7 veces más larga y 1,29 veces más ancha que la de los mamíferos de tamaño similar. El trabajo de la tráquea de las aves es el mismo de la de los mamíferos, consiste en resistir el flujo del aire. Sin embargo, en las aves el volumen de aire que debe resistir la tráquea es 4,5 veces mayor que el volumen de aire presente en la tráquea de los mamíferos.
Las aves compensan el amplio espacio vacío de la tráquea con un volumen tidal relativamente mayor y una frecuencia respiratoria más baja, aproximadamente un tercio de la de los mamíferos. Estos dos factores contribuyen a que el impacto del volumen del aire sobre la tráquea sea menor (Jacob, 2015).
La tráquea se bifurca o divide en dos bronquios primarios en la siringe. La siringe es un órgano que únicamente se encuentra en las aves, ya que en los mamíferos los sonidos se producen en la laringe.
La entrada principal a los pulmones se da por los bronquios y se conoce como mesobronquio. El mesobronquio divide en tubos más pequeños llamados dorsobronquios que a su vez llevan a los parabronquios más pequeños.
Los parabronquios contienen cientos de pequeñas ramificaciones y capilares aéreos rodeados de una red profusa de capilares sanguíneos. El intercambio gaseoso entre los pulmones y la sangre tiene lugar dentro de estos capilares aéreos.
La estructura de los pulmones de las aves puede variar ligeramente dependiendo de las ramificaciones de los parabronquios. La mayoría de aves tiene un par de parabronquios, compuestos de un pulmón “antiguo” (paleopulmónico) y un pulmón “nuevo” (neopulmónico).
Sin embargo, algunas aves carecen del parabronquio neopulmónico, como es el caso de los pingüinos y algunas razas de patos.
Las aves de canto, como los canarios y las gallináceas, tienen un parabronquio neopulmónico desarrollado donde se da el 15% o 20% del intercambio gaseoso. Por otro lado, el flujo del aire en este parabronquio es bidireccional, mientras que en el parabronquio paleopulmónico es unidireccional (Team, 2016).
En el caso de las aves, los pulmones no se expanden o contraen como lo hacen en los mamíferos, pues el intercambio gaseoso no se da en los alveolos sino en los capilares aéreos y son los sacos de aire los responsables de la ventilación de los pulmones.
- Brown, R. E., Brain, J. D., & Wang, N. (1997). The avian respiratory system: a unique model for studies of respiratory toxicosis and for monitoring air quality. Environ Health Perspect, 188 – 200.
- Foster, D., & Smith. (2017). Veterinary & Aquatic Services Department. Obtenido de Respiratory System of Birds: Anatomy and Function: peteducation.com.
- Jacob, J. (5 de May de 2015). Extension. Obtenido de Avian Respiratory System: articles.extension.org..
- Maina, J. N. (2002). Evolution Of The Birds And The Highly Efficient Parabronchial Lung. En J. N. Maina, Functional Morphology of the Vertebrate Respiratory System (pág. 113). New Hampshire: Science Publisher Inc.
- Maina, J. N. (2005). The Lung-Air Sac System of Birds: Development, Structure, and Function. Johanesburg: Springer.
- Team, A. N. (9 de July de 2016). Ask Nature. Obtenido de The respiratory system of birds facilitates efficient exchange of carbon dioxide and oxygen via continuous unidirectional airflow and air sacs: asknature.org.
- Wilson, P. (July de 2010). Currumbin Valley Vet Services. Obtenido de What Are Air Sacs?: currumbinvetservices.com.au.