Il Superuovo

Grazie a “Un metro da te” mettiamo luce sui sistemi respiratori nel mondo acquatico

Grazie a “Un metro da te” mettiamo luce sui sistemi respiratori nel mondo acquatico

Con questo toccante film, andiamo alla scoperta di come pesci, squali e cetacei respirano.

Molti pensano che respirare sia un atto semplice e automatico, qualcosa che semplicemente succede e ci mantiene in vita. Invece non lo è, e ne sa qualcosa chi soffre di fibrosi cistica. La complessa realtà di questa patologia viene descritta egregiamente all’interno del film “A un metro da te”, dove vengono narrate le vicende di due giovani affetti da questa malattia. La fibrosi cistica è una malattia genetica che comporta un’elevata produzione di muco prevalentemente a livello polmonare, ostacolando quindi le normali funzioni respiratorie. Quello su cui voglio riflettere è proprio questo: che tu viva in acqua o sulla terra ferma, respirare non è scontato e neppure semplice, neanche nei soggetti non affetti da questa patologia. In ogni atto respiratorio, con una coordinazione perfetta, vengono coinvolti nervi, muscoli e tanto altro. Partendo quindi da questo presupposto, metteremo un po’ di chiarezza su come gli animali marini respirano.

I CETACEI E IL FUNZIONAMENTO DEI POLMONI

Questi animali, come tutti i mammiferi, sono dotati di polmoni che consentono gli scambi di ossigeno e anidride carbonica con il sangue. L’aria entra dallo sfiatatoio (che è l’equivalente delle narici) per poi raggiungere, passando altri organi,  la trachea: questa risulta essere di dimensioni ridotte ma con un elevato diametro che consente il passaggio di un grande quantitativo d’aria. La trachea si dividerà poi in bronco principale sinistro (in cui si distingue il bronco lobare craniale sinistro e il bronco lobare caudale sinistro) e, nel lato destro, in bronco lobare caudale destro e bronco tracheale. I bronchi, a questo punto, si ramificheranno andando a costituire l’albero bronchiale e bronchiolare, ovvero delle strutture costituite di cartilagine deputate a sostenere il parenchima polmonare. Su questa struttura s’inseriscono quindi gli alveoli, ovvero delle strutture sferiche riccamente vascolarizzate in cui si verifica l’ematosi (cioè lo scambio di gas con il sangue). Lo scambio di gas è possibile in quanto tra l’aria contenuta negli alveoli e il sangue presente nei capillari, vi è solamente la membrana stessa dei capillari che risulta essere sottilissima e quindi estremamente permeabile ai gas.

I TELEOSTEI E LE FUNZIONI DELLE BRANCHIE

A differenza dei cetacei, i pesci sono dotati di branchie. Queste sono costituite da quattro archi branchiali sui quali s’inseriscono le lamelle primarie contenenti numerosi vasi sanguigni e, su queste, s’inseriscono a loro volta delle lamelle di più piccole dimensioni dette lamelle secondarie. L’intera struttura delle branchie risulta essere protetta dall’esterno da una struttura ossea che prende il nome di opercolo. Ogni lamella primaria è dotata di due arterie, un vaso afferente che porta il sangue dall’arco branchiale alla sommità della lamella e, infine, un vaso efferente che riporta il sangue dalla sommità della lamella verso l’arco branchiale. Anticipiamo a questo punto un concetto che approfondiremo alla fine del paragrafo: il flusso di sangue all’interno delle lamelle scorre in controcorrente rispetto al flusso d’acqua che esce dalle branchie, di modo tale da aumentare il quantitativo di ossigeno disponibile. Per capire meglio, spieghiamo come funziona il ciclo respiratorio dei pesci: questo si distingue inizialmente in una fase in cui si determina un abbassamento della pressione all’interno della cavità orale che, all’apertura della bocca, determina l’ingresso di acqua. Alla chiusura della bocca si verifica il sollevamento del pavimento della cavità orale che determina l’aumento della pressione all’interno della bocca. A questo punto, l’acqua all’interno della bocca viene espulsa  verso l’esterno grazie all’abbassamento della pressione nella zona dell’opercolo che viene generata grazie alla contrazione di particolari muscoli. Quando l’acqua esce dalla cavità orale passa obbligatoriamente attraverso le branchie e, grazie al flusso sanguigno in contro corrente delle lamelle e al sottilissimo epitelio di cui queste sono dotate, si verifica lo scambio di gas tra sangue e acqua.

GLI ELASMOBRANCHI E IL FUNZIONAMENTO DELLE BRANCHIE SETTATE

Anche gli elasmobranchi presentano le branchie, ma a differenza di quelle dei teleostei queste sono sostenute da setti e si parla pertanto di branchie settate. Le branchie comunicano con l’esterno grazie alle fessure branchiali e agli spiracoli, ovvero delle strutture in grado di portare attivamente l’acqua all’interno della bocca. Nelle strutture di sostegno delle branchie sono presenti i filamenti branchiali sui quali s’inseriscono le lamelle secondarie. Anche in questo caso, il flusso di sangue all’interno delle lamelle risulta essere in controcorrente rispetto al flusso dell’acqua in uscita dalle branchie. Nonostante alcuni squali nuotino direttamente a bocca aperta per consentire il passaggio di acqua sulle branchie, molti altri presentano una dinamica respiratoria un po’ più complicata. In questi casi, la meccanica respiratoria si compone di una fase iniziale in cui si verifica l’apertura della bocca e dello spiracolo per consentire l’ingresso di acqua nella cavità orale, mentre le fessure branchiali vengono chiuse da specifiche valvole. A questo punto si verifica la chiusura della bocca e degli spiracoli, mentre si determina l’apertura delle fessure branchiali. Grazie alla contrazione dei muscoli adduttori della mandibola, l’acqua verrà spinta verso l’esterno e attraverserà le fessure branchiali dove si verificheranno gli scambi gassosi grazie alla presenza delle lamelle branchiali.

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