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10.º ano A · Biologia e Geologia
Sistemas circulatório e respiratório comparados · Estruturas respiratórias comparadas

Comparação: superfície, ventilação e hematose

No Oceanário de Lisboa, um polvo, um tubarão e um pinguim vivem lado a lado, mas nenhum respira da mesma maneira. Como é que animais tão diferentes conseguem obter o mesmo oxigénio? E porque é que uma minhoca não precisa de pulmões e um mamífero precisa?

O que toda a estrutura respiratória precisa de ter

Todas as células precisam de oxigénio ($\text{O}_2$) para a respiração aeróbia e têm de libertar dióxido de carbono ($\text{CO}_2$). Estas trocas gasosas fazem-se sempre por difusão: os gases passam do local onde estão mais concentrados para onde estão menos. Chama-se hematose à troca de gases entre o meio e o sangue (ou, nas traqueias, diretamente as células).

Para a difusão ser rápida, qualquer superfície respiratória tem de cumprir quatro requisitos:

  • Fina: poucas camadas de células, para o gás atravessar uma distância curta.

  • Húmida: os gases dissolvem-se na água antes de atravessarem a membrana.

  • Extensa: muita área de contacto (pregas, lamelas, alvéolos).

  • Bem irrigada ou ventilada: o meio renova-se (ventilação) e o sangue leva os gases (perfusão), mantendo o gradiente de concentração. Nos insetos há uma exceção: o ar chega diretamente às células pelas traqueias e a hemolinfa praticamente não transporta gases.

Chama-se ventilação ao movimento do ar ou da água junto da superfície respiratória. Sem ventilação, o meio junto à superfície ficava sem $\text{O}_2$ e a difusão parava.

Quatro superfícies respiratórias

A estrutura respiratória depende do meio (água ou ar) e do tamanho e atividade do animal.

Quatro estruturas respiratórias e o seu meio: tegumento, traqueias, brânquias e pulmões Tegumento minhoca, rã terrestre húmido difusão direta Traqueias inseto meio aéreo ar até às células Brânquias peixe meio aquático lamelas + sangue Pulmões ave, mamífero meio aéreo alvéolos + sangue Quanto mais ativo o animal, mais extensa a superfície Anfíbio: tegumento e pulmões (e brânquias nos girinos)
Estrutura Animais Meio Ventilação Local da hematose
Tegumento minhoca, rã terrestre húmido (ou água) não existe (difusão direta) pele, junto aos capilares
Traqueias inseto aéreo movimentos do abdómen e difusão traqueolas, em contacto com as células
Brânquias peixe aquático bomba bucal e opérculos lamelas branquiais
Pulmões ave, mamífero aéreo movimentos respiratórios (músculos) alvéolos (mamífero), parabrónquios (ave)
Anfíbio (adulto) rã aéreo e terrestre húmido pele: nenhuma (difusão); pulmões: bomba bucal pele, junto aos capilares, e pulmões (sacos com poucas pregas); o girino usa brânquias

Repara numa diferença importante. No tegumento, no pulmão e na brânquia, os gases passam para o sangue, que os leva às células (há sistema circulatório a transportar). Nas traqueias, o ar chega diretamente às células, e a hemolinfa praticamente não transporta gases.

Pratica★★☆Por começar
A tabela compara quatro superfícies respiratórias, mas ficaram células por preencher. | Superfície respiratória | Grupo de animais | Meio | Ventilação | Local da…

A tabela compara quatro superfícies respiratórias, mas ficaram células por preencher.

Superfície respiratória Grupo de animais Meio Ventilação Local da hematose
Pele (tegumento) minhoca, rã ............ não existe (difusão direta) ............
Brânquias ............ aquático bomba bucal e opérculos ............
Traqueias ............ ............ movimentos do abdómen e difusão traqueíolas (contacto direto com as células)
Pulmões mamíferos (ex.: golfinho) ............ ............ alvéolos
  1. a) Completa a tabela no teu caderno.
  2. b) Indica três características comuns às superfícies respiratórias eficientes e explica por que razão cada uma favorece a hematose.
  3. c) Explica por que razão as estruturas respiratórias dos animais terrestres, como as traqueias e os pulmões, são internas, enquanto as brânquias são externas.
Resolver

Comparar e relacionar com o modo de vida

A complexidade da estrutura respiratória acompanha o tamanho e o nível de atividade do animal.

  • Pequeno e com pouco gasto de energia (minhoca): a difusão pela pele chega.

  • Terrestre e ativo (inseto, mamífero, ave): precisa de uma superfície interna, protegida da secagem (traqueias ou pulmões).

  • Aquático: a água tem menos oxigénio do que o ar, por isso as brânquias são muito extensas e usam a corrente contrária, em que a água e o sangue circulam em sentidos opostos. Assim mantém-se um gradiente de concentração ao longo de toda a lamela, e o sangue absorve mais $\text{O}_2$ do que numa corrente paralela (mesmo sentido).

  • Ave: o ar passa pelos pulmões nos dois movimentos (inspiração e expiração), com a ajuda dos sacos aéreos, o que torna a hematose mais eficiente, importante para o voo.

  • Anfíbio: tem respiração cutânea e pulmonar; o girino respira por brânquias.

De volta ao início: o polvo e o tubarão usam brânquias porque vivem na água, o pinguim usa pulmões porque respira ar; cada superfície é fina, húmida, extensa e ventilada ao seu modo.

Em resumo

  • A hematose faz-se por difusão através de superfícies finas, húmidas, extensas e ventiladas.

  • Ventilação é a renovação do meio; hematose é a troca de gases.

  • Tegumento (minhoca, rã): sem ventilação, difusão direta.

  • Traqueias (inseto): ar até às células pelas traqueolas.

  • Brânquias (peixe): meio aquático, ventilação por bomba bucal e opérculos, hematose nas lamelas.

  • Pulmões (mamífero, ave): ventilação por músculos, hematose nos alvéolos (ave com sacos aéreos).

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