Branquias: qué son, características, funciones, tipos, importancia
¿Qué son las branquias?
Las branquias, o agallas, son los órganos respiratorios de los animales acuáticos, que tienen la función de extraer el oxígeno del agua y expulsar el dióxido de carbono al medioambiente.
La cantidad de oxígeno presente en el aire es de aproximadamente 21%, mientras que en el agua solo está disuelto en una proporción del 1%. Esta variación obligó a los organismos acuáticos a desarrollar las branquias, destinadas exclusivamente a la extracción de oxígeno.
Las branquias se encuentran en los invertebrados y en los vertebrados, pueden ser en forma de hilo, laminares o arborescentes, dotadas de numerosos vasos capilares, y pueden ser internas o externas.
Existen animales que viven en el área litoral, como por ejemplo, moluscos y cangrejos, capaces de respirar activamente con las branquias en el agua y en el aire, siempre y cuando estas se mantengan húmedas.
A diferencia del resto de los organismos acuáticos, que se asfixian al salir del agua a pesar de la abundancia de oxígeno disponible.
Características de las branquias
– Las branquias pueden alcanzar tasas de extracción de oxígeno del 80%, tres veces por encima de la que tiene lugar en los pulmones humanos a partir del aire.
– Están presentes en una enorme variedad de organismos acuáticos: hay diferentes tipos de branquias en moluscos, gusanos, crustáceos, equinodermos, peces y hasta en reptiles, en ciertas fases de su ciclo de vida.
– Varían mucho en forma, tamaño, localización y origen, resultando adaptaciones específicas en cada especie.
– Para los animales acuáticos más evolucionados, el incremento del tamaño y de la movilidad determinó una mayor demanda de oxígeno. Una de las soluciones ante este problema fue el aumento del área de las branquias.
Los peces, por ejemplo, poseen un elevado número de pliegues que se mantienen separados unos de otros por el agua. Esto les confiere una gran superficie de intercambio gaseoso, lo que les permite alcanzar su máxima eficiencia.
– Son órganos muy sensibles, susceptibles a lesiones físicas y a enfermedades ocasionadas por parásitos, bacterias y hongos. Por esta razón, en general se considera que las branquias menos evolucionadas son de tipo externo.
– En los peces óseos, las branquias, frente a altas concentraciones de contaminantes químicos como los metales pesados, sólidos suspendidos y otras sustancias tóxicas, sufren daños morfológicos o lesiones denominadas edemas.
Estas provocan la necrosis del tejido branquial, y en casos severos pueden incluso producir la muerte del animal por la alteración de la respiración.
Debido a esta característica, las branquias de los peces son frecuentemente utilizadas por los científicos como importantes biomarcadores de contaminación en los medios acuáticos.
Funciones de las branquias
Intercambio gaseoso
La función principal de las branquias, para los organismos invertebrados y vertebrados, es efectuar el proceso de intercambio gaseoso del individuo con el medio acuático.
Debido a que la disponibilidad de oxígeno es inferior en el agua, los animales acuáticos deben trabajar más intensamente para captar un determinado volumen de oxígeno, lo que significa que gran parte del oxígeno obtenido será empleado en la búsqueda de nuevo oxígeno.
El humano, en reposo, utiliza del 1 al 2% de su metabolismo para lograr la ventilación de los pulmones, mientras que los peces en reposo requieren aproximadamente del 10 al 20% para efectuar la ventilación de las branquias.
Funciones secundarias
Las branquias también pueden desarrollar funciones secundarias en ciertas especies, por ejemplo, en algunos moluscos se modificaron para contribuir en la captura de alimentos, ya que son órganos que filtran continuamente el agua.
En diferentes crustáceos y peces, realizan la regulación osmótica de la concentración de sustancias disponibles en el ambiente con relación al cuerpo, encontrándose casos en que son las responsables de excretar elementos tóxicos.
En cada tipo de organismo acuático las branquias tienen un funcionamiento particular, que depende del grado de evolución y la complejidad del sistema respiratorio.
¿Cómo funcionan las branquias?
De forma general, las branquias funcionan como filtros que atrapan el oxígeno (O2) que se encuentra en el agua, y expulsan el dióxido de carbono (CO₂) como desecho.
Para lograr esta filtración se requiere de un flujo constante de agua, que puede ser producido por movimientos de las branquias externas en gusanos, por desplazamientos del individuo, como lo realizan los tiburones, o por el bombeo de los opérculos en los peces óseos.
El intercambio de gases ocurre mediante la difusión por contacto entre el agua y el líquido sanguíneo contenido en las branquias.
El sistema más eficiente se denomina flujo contracorriente, donde la sangre que fluye a través de los capilares branquiales entra en contacto con agua rica en oxígeno.
Se produce un gradiente de concentración que permite la entrada del oxígeno a través de las láminas branquiales y su difusión en el fluido sanguíneo, al mismo tiempo que el dióxido de carbono se expulsa al exterior.
Si el flujo del agua y el sanguíneo fueran en el mismo sentido, no se lograrían las mismas tasas de captación de oxígeno, debido a que las concentraciones de este gas se igualarían rápidamente a lo largo de las membranas branquiales.
Tipos de branquias
Las branquias pueden presentarse en la parte externa o interna del organismo. Esta diferenciación es consecuencia principalmente del grado de evolución, del tipo de hábitat donde se desarrolla y las características particulares de cada especie.
Branquias externas
Las branquias externas se observan mayoritariamente en especies poco evolucionadas de invertebrados, y de forma temporal en las primeras fases de desarrollo de los reptiles, ya que estos las pierden después de sufrir la metamorfosis.
Este tipo de branquias presentan ciertas desventajas: primero, por tratarse de apéndices delicados, están propensas a sufrir abrasiones y atraer depredadores. En los organismos que tienen movimiento dificultan su locomoción.
Al encontrarse en contacto directo con el medio externo, suelen ser muy susceptibles y pueden verse afectadas fácilmente por factores ambientales adversos, como una mala calidad del agua, o por la presencia de sustancias tóxicas.
Si las branquias se encuentran dañadas, es muy probable que se produzcan infecciones bacterianas, parasitarias o fúngicas, que dependiendo de la gravedad, pueden llegar a producir la muerte.
Branquias internas
Las branquias internas, debido a que son más eficientes que las externas, se presentan en los organismos acuáticos de mayor tamaño, pero tienen diferentes niveles de especialización, dependiendo de lo evolucionada que sea la especie.
Estas generalmente se ubican en cámaras que las protegen, pero necesitan de corrientes que le permitan tener contacto constante con el medio exterior para cumplir con el intercambio de gases.
Los peces también desarrollaron tapas calcáreas, llamadas opérculos, que cumplen la función de proteger las branquias, actuar como compuertas que restringen el flujo de agua y además bombear el agua.
Importancia de las branquias
Las branquias son fundamentales para la sobrevivencia de los organismos acuáticos, debido a que cumplen un papel indispensable para el crecimiento de las células.
Además de realizar la respiración y ser pieza primordial del sistema circulatorio, pueden contribuir en la alimentación de ciertos moluscos, funcionar como sistemas excretores de sustancias tóxicas y ser reguladoras de diferentes iones en organismos tan evolucionados como los peces.
Los estudios científicos demuestran que los individuos que han sufrido daños en el sistema respiratorio branquial, presentan un desarrollo más lento y son de menor tamaño, están más propensos a sufrir infecciones y, en casos de lesiones de gravedad, se puede producir hasta la muerte.
Las branquias han logrado adaptaciones a los hábitats y condiciones ambientales más diversas, permitiendo el establecimiento de vida en ecosistemas prácticamente anóxicos (sin oxígeno).
El nivel de especialización de las branquias está directamente relacionado con la fase evolutiva de las especies, y son la forma más eficiente para obtener el oxígeno en los sistemas acuáticos.
Referencias
- Cruz, S. y Rodríguez, E. (2011). Anfibios y cambio global. Universidad de Sevilla. Recuperado de bioscripts.net
- Fanjul, M. y M. Hiriart (2008). Biología funcional de los animales I. Siglo XXI editores.