Em formação

Por que os pulmões não funcionam na água e as guelras não funcionam no ar?


Animais com pulmões (como a maioria dos mamíferos terrestres) não podem respirar se submersos na água e logo sufocam.

Enquanto os peixes podem respirar ar de várias maneiras (pelo menos por algumas horas, já que alguns peixes freqüentemente precisam respirar periodicamente), incluindo aqueles que são maiores que um humano (por exemplo, tubarões).

Mas por que? Os peixes requerem menos oxigênio do que os animais terrestres atacados, apesar de serem ativos e se engajarem em atividades como a predação? (de modo que absorver apenas oxigênio dissolvido e provavelmente menos área de superfície da guelra do que os alvéolos pulmonares é suficiente para eles?)


Frases enganosas em sua pergunta

peixes podem respirar na água (pelo menos por algumas horas)

Os peixes podem respirar por muito mais tempo do que algumas horas debaixo d'água, pois passam toda a sua vida debaixo d'água.

Animais com pulmões (como a maioria dos mamíferos terrestres)

Todos os mamíferos, sejam terrestres (como uma vaca) ou não (como um golfinho), têm pulmões. Embora todos os mamíferos tenham pulmões, a maioria dos peixes (mas não todos) tem guelras.

Pulmões vs guelras

Para entender a resposta, você precisa entender dois órgãos-chave envolvidos na coleta de oxigênio do ambiente: guelras e pulmões.

Os pulmões são órgãos que permitem a transferência de oxigênio para o sangue ao inalar o ar, enquanto as guelras são órgãos que permitem a transferência de oxigênio para o sangue ao inalar água. Os pulmões não funcionam bem na água e as guelras não funcionam bem no ar. Você deve dar uma olhada nas seguintes entradas da Wikipédia para aprofundar sua compreensão desses órgãos:

Consumo de energia

Você diz

os peixes requerem muito menos quantidade de oxigênio do que os animais terrestres atacados, embora permaneçam em atividades físicas, incluindo predação?

Não tenho certeza se entendi o significado desta frase, mas de qualquer maneira.

Fazer generalizações sobre a taxa metabólica dos peixes só pode ser enganoso, pois há uma imensa diversidade de peixes. Por exemplo, alguns peixes são endotérmicos (veja aqui para entender a definição deste termo), enquanto outros não são, e isso afetará enormemente a taxa metabólica.

Embora eventualmente muito avançado para o OP, Chabot et al. (2016) é uma leitura interessante para obter uma visão geral da taxa metabólica em peixes.


Por que os pulmões não funcionam na água e as guelras não funcionam no ar? - Biologia

Tentei descobrir a diferença entre pulmões e guelras. Sei que alguns de vocês já me deram a resposta, mas não estou satisfeito com "os pulmões funcionam no ar e as guelras funcionam na água".

Não consegui encontrar muitas informações detalhadas na vasta rede de estupidez da Internet, mas seu funcionamento químico parece semelhante. A área de superfície e a maneira de criar essa área de superfície parecem ser a única diferença entre os pulmões e as guelras. É uma diferença estrutural e não química. A água contém cerca de 20 vezes menos oxigênio do que o ar, o que explica por que não podemos respirar água. No entanto, isso faz você pensar que os peixes deveriam ser capazes de respirar ar.

O problema é que a estrutura que cria a enorme área de superfície de suas guelras precisa ser sustentada por água. "Fora da água, as guelras colapsam como papel de seda úmido e muito pouca área de superfície fica exposta para a troca gasosa. A maioria dos peixes, portanto, só consegue sobreviver por um curto período fora da água antes que a deficiência de oxigênio os alcance e eles asfixiem. " Que tal zero-g? "mesmo em uma câmara cheia de ar úmido com gravidade zero, os filamentos da guelra simplesmente aderem uns aos outros.". Muito ruim.

Podemos respirar um líquido se ele contiver oxigênio suficiente? "Se a água pudesse reter cerca de 20 vezes mais oxigênio do que ela, as coisas seriam diferentes - aparentemente há alguns líquidos (embora não água) que podem reter tanto oxigênio dissolvido, e pode-se respirar um líquido desse tipo". Apesar de suas semelhanças, atualmente acredita-se que os pulmões evoluíram da bexiga de gás que os peixes usam para flutuar, e não de suas guelras. Todos os vertebrados usam hemoglobina para transporte de oxigênio.

4 comentários:

Achei que fossem os pulmões trabalhando na água e as guelras no ar? eu amo a internet.

Eu achava que os humanos eram feitos para não respirar água, eu não sabia sobre a diferença de O2!

Muito verdadeiro homem. rock na respiração! : P)))))
i & lt3 biology. Meus cotovelos estão quentes para este artigo. oxooxoxoxoxo bby.


Um estudante afirma ter projetado brânquias artificiais de trabalho

De todos os atributos que separam os humanos dos peixes, a capacidade de respirar debaixo d'água é o que mais inveja de nós, habitantes da terra. Portanto, é difícil não se preocupar com a palavra na semana passada de que um estudante de design coreano pode ter criado um projeto para um dispositivo vestível que pode extrair ar suficiente da água do mar, permitindo que quase qualquer pessoa respire como um peixe.

É uma afirmação notável, considerando que ninguém ainda apareceu com nada parecido com brânquias artificiais reais & # 8220. & # 8221 & # 160 Codinome "Tritão", o conceito misterioso vem na forma de um pequeno porta-voz & # 160reminiscente do "respirador "James Bond usa em & # 160Thunderball e # 160(1965) e Morrer outro dia (2002). É & # 160 projetado para capturar mecanicamente o gás oxigênio presente na água e armazená-lo em um tanque de ar comprimido. & # 160Como o criador Jeabyun Yeon descreve em seu site, a água é filtrada usando um par de brânquias cilíndricas que abrigam fios finos com "orifícios menor do que as moléculas de água. " Um micro compressor embutido, alimentado por uma bateria miniaiaturizada de carregamento rápido e nº 160, condensa o oxigênio, tornando-o prontamente disponível enquanto o usuário inala.

Vários céticos, desde então, entraram na conversa, apontando para certos desafios tecnológicos que acabariam por tornar a ideia de Yeon, conforme detalhada, em qualquer lugar de implausível a ridiculamente rebuscada. Para entender o porquê de as guelras artificiais não passarem de uma quimera até agora, é preciso entender algumas das diferenças biológicas intrínsecas entre o homem e a criatura marinha com barbatanas. Em primeiro lugar, e o mais óbvio, é que os peixes possuem guelras que evoluíram para absorver oxigênio, ao mesmo tempo que impedem a entrada de gases residuais. Os sistemas respiratórios humanos estão equipados para captar o oxigênio do ar. Os peixes também têm sangue frio, o que significa que requerem muito menos energia. Essa adaptação é essencial porque a concentração de oxigênio dissolvido na água é escassa, cerca de 20 vezes menor do que a encontrada no mesmo volume de ar.

O Blog & # 160ZidBits & # 160 explica que as guelras artificiais precisariam ser enormes para fornecer uma quantidade adequada de oxigênio para os humanos:

Este problema é ampliado graças à água do mar contendo apenas 7 ppm de oxigênio. Como resultado dessa baixa concentração, 1.000 toneladas de água do mar contêm apenas 14 libras. de O2. Já que um mergulhador médio precisa de 1 litro de oxigênio por minuto, você precisaria de 51 galões de água do mar & # 160por minuto& # 160para passar pelas & # 8216gill & # 8217.

O blog & # 160DeepSeaNews & # 160 criticou a tecnologia de Yeon, estimando que, mesmo no segmento inferior, tal sistema precisaria bombear e extrair oxigênio de cerca de 24 galões de água para cada minuto passado submerso. Além disso, a inalação de oxigênio puro filtrado da água pode ser altamente tóxica. Enquanto 20% do ar é composto de oxigênio, os cientistas descobriram que respirar o ar composto de 100% de oxigênio pode causar sintomas como visão turva, ataques e convulsões devido ao acúmulo de líquido nos pulmões.

Dito isso, esses desafios não frustraram as tentativas de outros & # 160 de abandonar os tanques de mergulho pressurizados. & # 160O inventor israelense Alon Bodner está desenvolvendo um & # 160protótipo com bateria & # 160 que usa uma centrífuga de alta velocidade para reduzir a pressão da água do mar capturada, que faz com que o oxigênio borbulhe e escape para uma câmara separada, da mesma forma que o dióxido de carbono e os gases são liberados ao abrir uma lata de refrigerante. A desvantagem é que a engenhoca, apelidada de "LikeAFish", requer uma fonte de alimentação de alta capacidade (e provavelmente pesada) para funcionar. & # 160

Outra abordagem mais exótica de cientistas da Nottingham Trent University, na Inglaterra, foi inspirada no grande besouro mergulhador, um inseto com características anatômicas que permitem que ele sobreviva debaixo d'água. Pêlos minúsculos localizados em seu abdômen trabalham para prender uma bolsa de ar entre sua abertura respiratória e a água ao redor. Essa camada protetora de ar também atua como um filtro, permitindo que gases de oxigênio presos na água passem e o dióxido de carbono se espalhe para fora. Em um experimento, os pesquisadores foram capazes de imitar esse efeito, até certo ponto, usando um material de "espuma porosa super-repelente de água" enrolado em um dispositivo de inalação de oxigênio. & # 160

Mas, de qualquer maneira que você enquadre, parece que vai demorar um pouco antes que um humano possa se unir aos peixes.


Por que os peixes não conseguem respirar fora da água?

Caro Straight Dope:

Fui pescar ontem com minha família e quando pegamos um peixe pensei: "Por que os peixes não vivem fora da água?" Quer dizer, eles respiram oxigênio na água. Fora do oceano, eles deveriam ter mais oxigênio para respirar - nenhum dano causado! Então, por que tirar um peixe da água o mata?

Caro Cecil:

Eu pesco muito, ou talvez esteja em pé na praia com uma vara parecendo um idiota. Outro dia, eu realmente peguei um peixe, um achigã para ser mais exato. Eu sou o tipo de cara que pega e solta - mas é claro que eu tive que tirar algumas fotos, tirar o anzol da boca dele, carregá-lo de volta para a água, etc. Tudo dito, o pobrezinho provavelmente foi removido de seu ambiente preferido por aproximadamente cinco minutos. Isso me faz pensar: por que um peixe pode sobreviver por cinco minutos fora d'água enquanto um humano certamente não sobreviveria (ou pelo menos permaneceria consciente) por cinco minutos submerso na água? Será que um peixe consegue respirar um pouco quando está fora d'água? Por favor, ajude a resolver esse conto de peixes, pois odeio pensar enquanto pesco.

Daniel L., NY, NY Mike T., Filadélfia, PA

As guelras dos peixes são coisas notáveis, mas as condições sob as quais funcionam são bastante específicas. Por um lado, eles são bastante delicados, e sua enorme área de superfície (a principal coisa que os faz funcionar tão bem) depende de serem imersos em água para suportar seu peso. Fora da água, as guelras colapsam como um lenço de papel úmido e muito pouca área de superfície fica exposta para a troca gasosa. A maioria dos peixes, portanto, só consegue sobreviver por um curto período fora da água antes que a deficiência de oxigênio os acometa e se asfixiem.

Se fosse possível manter as guelras suportadas e úmidas sem serem submersas, um peixe poderia sobreviver um pouco mais, mas isso não é fisicamente possível - mesmo em uma câmara úmida cheia de ar com gravidade zero, os filamentos da guelra simplesmente aderirão um para o outro. A água precisa encher completamente a câmara branquial para manter todos os filamentos em operação. Por falar nisso, a água tem que estar fluindo na boca e saindo pelas guelras para que a extração de oxigênio funcione corretamente. Se você forçar a água a ir na direção oposta, nas guelras e saindo pela boca, o sistema só funciona com cerca de 50% de eficiência, já que o fluxo de água precisa ir contra o fluxo de sangue para a máxima captação de oxigênio.

Muitas espécies de peixes desenvolveram mecanismos para contornar essa limitação (geralmente envolvendo o desenvolvimento de estruturas semelhantes a pulmões, além das guelras), e alguns podem ficar por longos períodos fora d'água. Mas criaturas terrestres não desenvolveram uma capacidade comparável de respirar enquanto estão submersas. Os pulmões de outros vertebrados simplesmente não são projetados para extrair oxigênio suficiente para funcionar debaixo d'água, onde as concentrações de oxigênio são mais do que uma ordem de magnitude mais baixas. Se a água pudesse reter cerca de 20 vezes mais oxigênio do que ela, as coisas seriam diferentes - aparentemente há alguns líquidos (embora não água) que podem reter tanto oxigênio dissolvido, e um posso respirar um líquido desse tipo, como no filme O abismo. Mas manter esses altos níveis de oxigênio por muito tempo em um sistema fechado pode ser um grande obstáculo prático, então não acho que sistemas de respiração de líquido serão fáceis de projetar ou usar.

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OS RELATÓRIOS DO PESSOAL SÃO ESCRITOS PELO CONSELHO CONSULTIVO DA STRAIGHT DOPE SCIENCE, AUXILIAR ONLINE DA CECIL. EMBORA O SDSAB SEJA MELHOR, ESTAS COLUNAS SÃO EDITADAS POR ED ZOTTI, NÃO CECIL, POR ISSO, MELHORIA MANTER SEUS DEDOS CRUZADOS.


Aqui estão alguns de nossos peixes favoritos & # 8220 fora d'água & # 8221

Os cientistas descobriram que os peixes e animais aquáticos que podem sair da água sem muitos problemas são normalmente aqueles que vivem em zonas entre-marés. Uma zona entre-marés é um lugar que está submerso quando a maré está alta e fora d'água quando a maré está baixa. Da mesma forma, alguns peixes que vivem em planícies aluviais, áreas sujeitas a períodos de seca e chuva, também podem sobreviver confortavelmente em terra.

Cefalópodes (polvo): Os cefalópodes, como o polvo, fazem parte do filo dos muluscos. Este é o mesmo filo animal dos moluscos e caracóis. Os polvos são muito espertos. Algumas espécies de polvos que residem em áreas de maré ou perto da costa deixam a água para rastejar. Os cientistas descobriram que gostam de procurar comida em piscinas naturais. No entanto, assim como as pessoas precisam de ar, os polvos precisam de água para respirar. Quando eles deixam o oceano para rastejar em torno de piscinas naturais, é quase como prender a respiração. Eles só podem ficar fora da água por vários minutos de cada vez. Contanto que permaneçam úmidos, eles estarão bem, pois seus corpos ainda podem obter oxigênio dessa maneira. Como os polvos são tipicamente noturnos, suas viagens fora da água geralmente acontecem sob o manto da escuridão. A grande fuga do Inky the Octopus & # 8217 do Aquário Nacional da Nova Zelândia em abril de 2016 aconteceu à noite. Inky, um polvo comum da Nova Zelândia, escapou de seu tanque, cruzou o chão e voltou para o oceano rastejando por um cano de esgoto de 15 cm.
Foto de Andrew Reding, polvo gigante do Pacífico deslizando entre poças de maré na maré baixa

Peixe-pulmão africano: Os peixes pulmonados são muito especiais porque, em vez de respirar água, respiram ar. Como outros animais com pulmões, os peixes pulmonados precisam vir à superfície da água para respirar. Se não o fizerem, podem se afogar. Dependendo da espécie, o peixe pulmonado africano tem um ou 2 pulmões. Na África Ocidental e do Sul, onde vivem os peixes pulmonados, há uma estação seca. Os pântanos, rios e riachos que eles chamam de lar podem secar completamente e esses peixes especiais podem ter que viver fora da água por muitos meses. Para sobreviver, eles se enterram na lama em um casulo. Eles continuam a confiar em seus pulmões para respirar enquanto esperam que a chuva volte e a água volte. O peixe pulmão pode sobreviver por anos fora d'água. Quando as chuvas voltam, os peixes pulmonados voltam a nadar.

Clingfish: O Clingfish é um tipo de peixe com uma forte ventosa no estômago, que usa para se prender a rochas em ondas muito pesadas. Clingfish pode deixar a água e respirar o ar armazenado em suas guelras. Eles podem sobreviver até 3 dias e meio fora da água.

Gobies: Gobies, sugadores como mudskippers, são peixes verdadeiramente anfíbios. Eles também são os peixes fora d'água mais famosos. Mudskippers respiram ar. E, como outros anfíbios, quando estão fora da água, podem obter oxigênio através da pele e do revestimento bucal. Eles podem respirar com suas guelras para absorver oxigênio. Eles também carregam água em suas câmaras branquiais para ajudá-los a não secar. Contanto que o mudskipper possa se manter úmido, ele pode ficar fora da água pelo tempo que quiser.
Foto por Afon

Caranguejos: Existem três tipos diferentes de caranguejos: aquáticos, o que significa que passam toda a vida na água entre marés, ou seja, vivem dentro e fora da água e terrestres, ou seja, passam a vida na terra. Cada categoria de caranguejo respira de maneira diferente. Os caranguejos aquáticos, como os peixes, têm guelras para obter oxigênio da água. Os caranguejos terrestres têm guelras especialmente adaptadas que funcionam na terra. Alguns tipos de caranguejos terrestres até têm pulmões. Os caranguejos intertidais vivem dentro e fora da água. Eles têm cavidades em todo o corpo que podem usar para armazenar água para quando estiverem em terra. Suas guelras funcionam muito bem fora d'água, desde que sejam mantidas úmidas. Os caranguejos entremarés têm placas móveis especiais que ajudam a vedar a umidade ao redor de suas guelras quando estão fora da água.
Foto de Rushen / Parques Nacionais da Tailândia


Por que as baleias não têm guelras & # 8230 ou por que não colonizamos o mar

& # 8230básico & # 8217 é muito trabalho árduo para não ter oxigênio suficiente. As baleias, como mamíferos, precisam de um bom suprimento de oxigênio e simplesmente não há o suficiente na água do mar para chegar sem que a baleia se esgote. Movendo toda essa água para dentro e para fora de um & # 8217s pulmões / guelras é um trabalho muito difícil & # 8211 um mamífero precisaria respirar quilos de água do mar por vez, em vez dos meros gramas de ar que respira.

Freqüentemente, as pessoas se perguntam: por que não colonizamos o mar em vez do espaço, já que ele está muito mais perto?

Mas quão perto está realmente? Além de alguns metros, a pressão sobe a níveis que desafiam nossa liberdade de movimento & # 8211 você pode & # 8217t ascender muito rapidamente sem arriscar as & # 8220 curvas & # 8221. Além disso, há muito pouco oxigênio, pouca luz e muito pouco mais. No espaço, a pressão nunca é um problema e a luz está em toda parte. No mar, qualquer tipo de processamento de calor sofre com a presença da água, que solapa o calor, mas no espaço é possível vaporizar metais e silicatos por meio da luz solar concentrada.

Portanto, tenho algumas reservas sobre toda a ideia de & # 8220 colonizar o mar em vez do espaço & # 8221. Como a NASA há muito percebeu que os dois requerem tecnologias semelhantes, mas não semelhantes, ela usa laboratórios subaquáticos como ambientes de treinamento para seus astronautas, mas não planeja colonizar os grandes desertos oceânicos tão cedo.

Termo aditivo:
O comentário de Kurt9 & # 8217s traz outro ponto positivo & # 8230

O oceano é um ambiente extremamente hostil do ponto de vista da engenharia estrutural. A água do mar é corrosiva e você tem que lidar com ondas traiçoeiras de 50 metros. Você também tem que lidar com tufões se não estiver a 5 graus de latitude do equador. O espaço é na verdade um ambiente mais benigno para estruturas, mas seu acesso ainda é muito caro.


O tempo que um caranguejo pode ficar fora da água depende do tipo de caranguejo. Alguns caranguejos, como o caranguejo-do-coco e o caranguejo-eremita, são terrestres e respiram bem sem água, embora ainda precisem manter as guelras úmidas. Desde que suas guelras permaneçam úmidas, esses caranguejos podem passar a vida fora da água. Mas se eles estivessem submersos na água, eles morreriam.

Caranguejos Aquáticos

Outros caranguejos, como os caranguejos azuis, são principalmente aquáticos e estão adaptados para receber oxigênio da água circundante. No entanto, eles ainda podem sobreviver por 1-2 dias fora da água.

O caranguejo verde europeu é uma espécie famosa por sobreviver por muito tempo fora da água - pelo menos uma semana. Essas espécies parecem indestrutíveis, o que é um problema, uma vez que invadiram muitas áreas dos EUA e são espécies nativas em competição por alimento e espaço.


ELI5: Ao se afogar, por que os pulmões não podem produzir oxigênio

Quando um humano está se afogando, por que os pulmões não podem criar oxigênio a partir do H2O?

A julgar pelo seu texto, você está entendendo mal o que os pulmões fazem.

Seus pulmões não produzem oxigênio. Seus pulmões facilitam as trocas gasosas entre seu sangue e o mundo exterior.

Cada vez que você respira, o oxigênio é absorvido pelo sangue através do tecido pulmonar. E o dióxido de carbono é depositado de sua corrente sanguínea no ar que você exala. A cada ciclo, você inala ar fresco, retira oxigênio e exala ar carregado de dióxido de carbono.

A água não contém oxigênio dissolvido o suficiente para atender às suas necessidades. E tentar respirar um fluido, especialmente sob pressão se você estiver mais fundo debaixo d'água, é um trabalho realmente difícil.

A forma como as guelras dos peixes e outras criaturas subaquáticas funcionam é muito semelhante aos nossos pulmões. Eles têm tecidos que facilitam a troca gasosa entre seu sangue e a água circundante. Eles retiram oxigênio da água e despejam dióxido de carbono na água.

Mas as guelras têm algumas diferenças. Como há tão pouco oxigênio na água em comparação com o ar, as guelras têm muito mais área de superfície do que os pulmões. A razão pela qual os peixes não podem respirar em terra é que eles dependem da água para espalhar o tecido das guelras, assim como as penas do seu cabelo quando você mergulha. Fora da água, suas guelras simplesmente ficam grudadas, assim como seu cabelo quando você sai da água.

Os peixes também não precisam se esforçar tanto para que a água passe por suas guelras. Quando você tenta respirar debaixo d'água enquanto está se afogando, tem que sugar toda aquela água pesada e bombeá-la de volta. Você não foi construído para isso.

As guelras dos peixes ficam logo atrás da boca e se abrem de volta para a água. Tudo o que precisam fazer é abrir a boca, deixar a água entrar e sair pelas guelras.

Então, para resumir. Não há oxigênio suficiente na água para atender às suas necessidades. Seus pulmões não foram feitos para tirar água do oxigênio. E é realmente difícil inspirar e expirar fluidos, especialmente sob pressão quando você está no fundo.


Eli5 As brânquias podem absorver oxigênio de um ambiente aquoso. Por que as guelras não absorvem oxigênio de um ambiente não aquoso?

Além disso, em casos como as salamandras que absorvem oxigênio pela pele, esta é a mesma função?

Eles podem, mas colapsam e grudam quando fora da água e, como resultado, há muito menos área de superfície para troca de oxigênio exposta ao ar do que exposta à água. Se você pudesse manter as guelras totalmente abertas e expostas ao ar, provavelmente funcionariam. As brânquias funcionam na água porque há uma grande quantidade de área de superfície apresentada à água. Os pulmões não precisam apresentar quase a mesma área de superfície para a mesma quantidade de absorção de oxigênio porque há quase 20 vezes a quantidade de oxigênio no ar do que na água. Os pulmões evitam o colapso por terem muitos e muitos bolsos minúsculos que ficam abertos no ar, então há bastante área de superfície para a troca gasosa.

É como um cabelo comprido debaixo d'água. Ele se espalha muito e cada fio tem muito contato com a água. Então você sai da piscina, e todos os cabelos ficam bem planos, e a maior parte deles não está tocando o ar.

Eu alteraria a última afirmação para dizer que & quot os pulmões permanecem abertos devido a uma combinação de pressão negativa conduzida pelos músculos intercostais e o diafragma em um espaço torácico fechado e auxiliado por surfactantes produzidos pelos alvéolos & quot.

Edit: seus músculos que fazem você sugar o ar, estando em um tórax sem mais orifícios que o normal (apenas sua boca e nariz), junto com a gosma pulmonar, permitem que você respire ar, ao contrário desses peixes.

Além disso, os pulmões são elaboradamente construídos para preservar a umidade dentro deles. As guelras não tiveram que se adaptar a isso e secariam muito rapidamente.

Esta é uma boa resposta que cobre uma grande e importante parte, mas não chega a toda a história. A outra parte é evitar o ressecamento. As células de guelras (e as células de vertebrados em geral) morrerão se secarem demais, o que explica por que peixes como os saltadores de lama precisam ficar perto da água mesmo que possam respirar. Se as guelras ficarem muito secas, as células morrem e as células mortas não funcionam bem. Os pulmões contornam esse problema estando dentro do corpo na extremidade de um tubo, onde sua umidade pode ser mantida mais facilmente, e também há um surfactante lá embaixo com muitas funções importantes.

então estou relativamente seguro de tubarões terrestres?

As guelras são como minúsculos pêlos feitos de carne especial que podem absorver o oxigênio da água. Esses pelos da carne são melhores em captar oxigênio quando estão na água. Quando estão no ar, ainda podem pegar oxigênio, mas secam muito rápido porque estão acostumados com a água. Lembra de Bob Esponja quando ele foi visitar Sandy pela primeira vez? Ele ficou muito seco e começou a rachar. A mesma coisa acontece com as guelras e elas não conseguem mais captar oxigênio.

Eles ainda podem, desde que estejam molhados. As guelras não funcionam muito diferente dos pulmões, na verdade, a grande diferença é que as guelras secam muito mais rapidamente.

Quando você tira um peixe da água pela primeira vez, a princípio ele não é sufocante. Na verdade, tem o problema oposto e está lidando com muito oxigênio, níveis tóxicos de oxigênio. Se um peixe pudesse manter suas guelras molhadas por tempo suficiente, isso acabaria matando-o. Mas, em vez de, eventualmente, as guelras secam e então ele morre de asfixia.

Mas, em vez de, eventualmente, as guelras secam e então ele morre de asfixia.

Isso é triste. Quando fui ensinado a pescar, fui ensinado a golpeá-los na cabeça / pescoço. Tínhamos basicamente um pequeno taco de beisebol para fazer a ação.

Mas pensando na pesca comercial, eu poderia imaginar que eles os jogassem em uma pilha e esperassem o inevitável.

O problema é que, se você conseguir manter as guelras molhadas de alguma forma, poderá entrar no ar sem problemas. Os lagostins são um bom exemplo de que as guelras estão localizadas no tórax - dentro do corpo - então eles têm algum controle de umidade (mais o espaço fechado ajuda), e também a temperatura até certo ponto por sua localização no sol / sombra. É assim que colonizam novas áreas: caminham sobre a terra e procuram novos corpos d'água para viver. O quanto podem caminhar depende das espécies (algumas são melhores que outras), mas ainda assim, têm mais distância antes de secar do que você pode pensar.

O principal problema é a interface, que a água fornece de uma maneira muito melhor do que qualquer outra coisa. As brânquias têm os vasos sanguíneos dispostos em uma matriz que permite a passagem da água, o que por sua vez permite que o oxigênio seja capturado pelas moléculas transportadoras de oxigênio do organismo. Os crustáceos terrestres, como alguns caranguejos e lagartixas, também respiram pelas guelras, secretando um líquido pelas guelras para capturar o oxigênio do ar
As salamandras começam sua vida com guelras, algumas nunca as perdem e algumas desenvolvem os pulmões, mas ainda mantêm a pele como uma interface respiratória. mas precisa estar sempre molhado.

De forma mais concisa, quase tudo o que é vivo precisa de água de alguma forma para funcionar (especialmente se envolver proteínas), e a respiração é o caso.


Conteúdo

Galeno observou que os peixes tinham inúmeras aberturas (forames), grande o suficiente para admitir gases, mas muito fino para dar passagem à água. Plínio, o Velho, sustentava que o peixe respirava pelas guelras, mas observou que Aristóteles tinha outra opinião. [1] A palavra branchia vem do grego βράγχια, "guelras", plural de βράγχιον (no singular, significando uma barbatana). [2]

Muitos animais aquáticos microscópicos, e alguns maiores, mas inativos, podem absorver oxigênio suficiente por toda a superfície de seus corpos e, portanto, podem respirar adequadamente sem guelras. No entanto, organismos aquáticos mais complexos ou mais ativos geralmente requerem uma ou mais guelras. Muitos invertebrados, e até mesmo anfíbios, usam a superfície do corpo e as guelras para a troca gasosa. [3]

As brânquias geralmente consistem em filamentos finos de tecido, lamelas (placas), ramos ou processos tufados delgados que têm uma superfície altamente dobrada para aumentar a área de superfície. A natureza delicada das guelras é possível porque a água circundante fornece suporte. O sangue ou outro fluido corporal deve estar em contato íntimo com a superfície respiratória para facilitar a difusão. [3]

Uma grande área de superfície é crucial para a troca gasosa dos organismos aquáticos, pois a água contém apenas uma pequena fração do oxigênio dissolvido que o ar contém. Um metro cúbico de ar contém cerca de 250 gramas de oxigênio em STP. A concentração de oxigênio na água é menor do que no ar e se difunde mais lentamente. Em água doce, o conteúdo de oxigênio dissolvido é de aproximadamente 8 cm 3 / L em comparação com o do ar que é de 210 cm 3 / L. [4] A água é 777 vezes mais densa que o ar e 100 vezes mais viscosa. [4] O oxigênio tem uma taxa de difusão no ar 10.000 vezes maior do que na água. [4] O uso de pulmões em forma de bolsa para remover o oxigênio da água não seria eficiente o suficiente para manter a vida. [4] Em vez de usar pulmões, "a troca gástrica ocorre através da superfície de guelras altamente vascularizadas, sobre as quais uma corrente unidirecional de água é mantida fluindo por um mecanismo de bombeamento especializado. A densidade da água impede que as guelras colapsando e deitando uns em cima dos outros, que é o que acontece quando um peixe é retirado da água. " [4]

Normalmente a água é movida através das guelras em uma direção pela corrente, pelo movimento do animal através da água, pelo batimento dos cílios ou outros apêndices, ou por meio de um mecanismo de bombeamento. Em peixes e alguns moluscos, a eficiência das brânquias é muito melhorada por um mecanismo de troca em contracorrente, no qual a água passa sobre as brânquias na direção oposta ao fluxo de sangue por elas. Este mecanismo é muito eficiente e pode ser recuperado até 90% do oxigênio dissolvido na água. [3]

As guelras dos vertebrados normalmente se desenvolvem nas paredes da faringe, ao longo de uma série de fendas branquiais que se abrem para o exterior. A maioria das espécies emprega um sistema de troca de contracorrente para aumentar a difusão de substâncias dentro e fora da guelra, com sangue e água fluindo em direções opostas um ao outro. As brânquias são compostas por filamentos semelhantes a um pente, o lamelas de guelras, que ajudam a aumentar sua área de superfície para troca de oxigênio. [5]

Quando um peixe respira, ele aspira água em intervalos regulares. Em seguida, ele junta os lados da garganta, forçando a água pelas aberturas das guelras, de modo que passe por cima das guelras para o exterior. As fendas das guelras dos peixes podem ser os ancestrais evolutivos das amígdalas, glândulas timo e trompas de Eustáquio, bem como muitas outras estruturas derivadas das bolsas branquiais embrionárias. [ citação necessária ]

Fish Edit

As guelras dos peixes formam várias fendas que ligam a faringe à parte externa do animal, em ambos os lados do peixe, atrás da cabeça. Originalmente, havia muitas fendas, mas durante a evolução, o número reduziu, e os peixes modernos têm em sua maioria cinco pares, e nunca mais do que oito. [6]

Peixe cartilaginoso Editar

Tubarões e raias normalmente têm cinco pares de fendas branquiais que se abrem diretamente para a parte externa do corpo, embora alguns tubarões mais primitivos tenham seis pares e o tubarão Broadnose sevengill sendo o único peixe cartilaginoso que excede esse número. Fendas adjacentes são separadas por um arco de brânquia cartilaginoso do qual projeta um arco cartilaginoso raio de guelra. Este raio de brânquia é o suporte para o septo interbranquial em forma de folha, sobre o qual as lamelas individuais das brânquias ficam de cada lado. A base do arco também pode suportar rakers branquiais, projeções na cavidade faríngea que ajudam a evitar que grandes pedaços de detritos danifiquem as delicadas brânquias. [7]

Uma abertura menor, o espiráculo, fica na parte de trás da primeira fenda branquial. Isso carrega um pequeno pseudobrânquios que se assemelha a uma guelra na estrutura, mas só recebe sangue já oxigenado pelas guelras verdadeiras. [7] Acredita-se que o espiráculo seja homólogo à abertura da orelha em vertebrados superiores. [8]

A maioria dos tubarões depende da ventilação de aríete, forçando a água a entrar na boca e nas guelras ao nadar rapidamente para a frente. In slow-moving or bottom-dwelling species, especially among skates and rays, the spiracle may be enlarged, and the fish breathes by sucking water through this opening, instead of through the mouth. [7]

Chimaeras differ from other cartilagenous fish, having lost both the spiracle and the fifth gill slit. The remaining slits are covered by an operculum, developed from the septum of the gill arch in front of the first gill. [7]

Bony fish Edit

In bony fish, the gills lie in a branchial chamber covered by a bony operculum. The great majority of bony fish species have five pairs of gills, although a few have lost some over the course of evolution. The operculum can be important in adjusting the pressure of water inside of the pharynx to allow proper ventilation of the gills, so bony fish do not have to rely on ram ventilation (and hence near constant motion) to breathe. Valves inside the mouth keep the water from escaping. [7]

The gill arches of bony fish typically have no septum, so the gills alone project from the arch, supported by individual gill rays. Some species retain gill rakers. Though all but the most primitive bony fish lack spiracles, the pseudobranch associated with them often remains, being located at the base of the operculum. This is, however, often greatly reduced, consisting of a small mass of cells without any remaining gill-like structure. [7]

Marine teleosts also use their gills to excrete osmolytes (e.g. Na⁺, Cl − ). The gills' large surface area tends to create a problem for fish that seek to regulate the osmolarity of their internal fluids. Seawater contains more osmolytes than the fish's internal fluids, so marine fishes naturally lose water through their gills via osmosis. To regain the water, marine fishes drink large amounts of sea water while simultaneously expending energy to excrete salt through the Na + /K + -ATPase ionocytes (formerly known as mitochondrion-rich cells and chloride cells). [9] Conversely, fresh water contains less osmolytes than the fish's internal fluids. Therefore, freshwater fishes must utilize their gill ionocytes to attain ions from their environment to maintain optimal blood osmolarity. [7] [9]

Lampreys and hagfish do not have gill slits as such. Instead, the gills are contained in spherical pouches, with a circular opening to the outside. Like the gill slits of higher fish, each pouch contains two gills. In some cases, the openings may be fused together, effectively forming an operculum. Lampreys have seven pairs of pouches, while hagfishes may have six to fourteen, depending on the species. In the hagfish, the pouches connect with the pharynx internally and a separate tube which has no respiratory tissue (the pharyngocutaneous duct) develops beneath the pharynx proper, expelling ingested debris by closing a valve at its anterior end. [7] Lungfish larvae also have external gills, as does the primitive ray-finned fish Polypterus, though the latter has a structure different from amphibians. [7]

Amphibians Edit

Tadpoles of amphibians have from three to five gill slits that do not contain actual gills. Usually no spiracle or true operculum is present, though many species have operculum-like structures. Instead of internal gills, they develop three feathery external gills that grow from the outer surface of the gill arches. Sometimes, adults retain these, but they usually disappear at metamorphosis. Examples of salamanders that retain their external gills upon reaching adulthood are the olm and the mudpuppy.

Still, some extinct tetrapod groups did retain true gills. A study on Archegosaurus demonstrates that it had internal gills like true fish. [10]

Crustaceans, molluscs, and some aquatic insects have tufted gills or plate-like structures on the surfaces of their bodies. Gills of various types and designs, simple or more elaborate, have evolved independently in the past, even among the same class of animals. The segments of polychaete worms bear parapodia many of which carry gills. [3] Sponges lack specialised respiratory structures, and the whole of the animal acts as a gill as water is drawn through its spongy structure. [11]

Aquatic arthropods usually have gills which are in most cases modified appendages. In some crustaceans these are exposed directly to the water, while in others, they are protected inside a gill chamber. [12] Horseshoe crabs have book gills which are external flaps, each with many thin leaf-like membranes. [13]

Many marine invertebrates such as bivalve molluscs are filter feeders. A current of water is maintained through the gills for gas exchange, and food particles are filtered out at the same time. These may be trapped in mucus and moved to the mouth by the beating of cilia. [14]

Respiration in the echinoderms (such as starfish and sea urchins) is carried out using a very primitive version of gills called papulae. These thin protuberances on the surface of the body contain diverticula of the water vascular system.

The gills of aquatic insects are tracheal, but the air tubes are sealed, commonly connected to thin external plates or tufted structures that allow diffusion. The oxygen in these tubes is renewed through the gills. In the larval dragonfly, the wall of the caudal end of the alimentary tract (rectum) is richly supplied with tracheae as a rectal gill, and water pumped into and out of the rectum provides oxygen to the closed tracheae.

Plastrons Edit

UMA plastron is a type of structural adaptation occurring among some aquatic arthropods (primarily insects), a form of inorganic gill which holds a thin film of atmospheric oxygen in an area with small openings called spiracles that connect to the tracheal system. The plastron typically consists of dense patches of hydrophobic setae on the body, which prevent water entry into the spiracles, but may also involve scales or microscopic ridges projecting from the cuticle. The physical properties of the interface between the trapped air film and surrounding water allow gas exchange through the spiracles, almost as if the insect were in atmospheric air. Carbon dioxide diffuses into the surrounding water due to its high solubility, while oxygen diffuses into the film as the concentration within the film has been reduced by respiration, and nitrogen also diffuses out as its tension has been increased. Oxygen diffuses into the air film at a higher rate than nitrogen diffuses out. However, water surrounding the insect can become oxygen-depleted if there is no water movement, so many such insects in still water actively direct a flow of water over their bodies.

The inorganic gill mechanism allows aquatic insects with plastrons to remain constantly submerged. Examples include many beetles in the family Elmidae, aquatic weevils, and true bugs in the family Aphelocheiridae, as well as at least one species of ricinuleid arachnid. [15] A somewhat similar mechanism is used by the diving bell spider, which maintains an underwater bubble that exchanges gas like a plastron. Other diving insects (such as backswimmers, and hydrophilid beetles) may carry trapped air bubbles, but deplete the oxygen more quickly, and thus need constant replenishment.


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