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:
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Fina: poucas camadas de células, para o gás atravessar uma distância curta.
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Húmida: os gases dissolvem-se na água antes de atravessarem a membrana.
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Extensa: muita área de contacto (pregas, lamelas, alvéolos).
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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.
| 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.
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 |
- a) Completa a tabela no teu caderno.
- b) Indica três características comuns às superfícies respiratórias eficientes e explica por que razão cada uma favorece a hematose.
- c) Explica por que razão as estruturas respiratórias dos animais terrestres, como as traqueias e os pulmões, são internas, enquanto as brânquias são externas.
Comparar e relacionar com o modo de vida
A complexidade da estrutura respiratória acompanha o tamanho e o nível de atividade do animal.
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Pequeno e com pouco gasto de energia (minhoca): a difusão pela pele chega.
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Terrestre e ativo (inseto, mamífero, ave): precisa de uma superfície interna, protegida da secagem (traqueias ou pulmões).
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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).
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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.
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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
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A hematose faz-se por difusão através de superfícies finas, húmidas, extensas e ventiladas.
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Ventilação é a renovação do meio; hematose é a troca de gases.
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Tegumento (minhoca, rã): sem ventilação, difusão direta.
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Traqueias (inseto): ar até às células pelas traqueolas.
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Brânquias (peixe): meio aquático, ventilação por bomba bucal e opérculos, hematose nas lamelas.
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Pulmões (mamífero, ave): ventilação por músculos, hematose nos alvéolos (ave com sacos aéreos).