Brânquias: características, funções, tipos e importância - Ciência - 2023

Contente

As brânquias ou guelras são os órgãos respiratórios dos animais aquáticos, têm a função de realizar as trocas de oxigênio entre o indivíduo e o meio ambiente. Eles aparecem desde formas muito simples em invertebrados, até estruturas complexas evoluídas em vertebrados, compostas por milhares de lamelas especializadas localizadas dentro de uma cavidade branquial ventilada por um fluxo contínuo de água.

As células requerem energia para funcionar, esta energia é obtida a partir da quebra de açúcares e outras substâncias no processo metabólico denominado respiração celular. Na maioria das espécies, o oxigênio do ar é usado como energia e o dióxido de carbono é expelido como resíduo.

A maneira como os organismos realizam as trocas gasosas com seu ambiente é influenciada tanto pela forma do corpo quanto pelo ambiente em que vive.

Os ambientes aquáticos têm menos oxigênio do que os ambientes terrestres e a difusão do oxigênio é mais lenta do que no ar. A quantidade de oxigênio dissolvido na água diminui à medida que a temperatura aumenta e a corrente diminui.

As espécies menos evoluídas não requerem estruturas respiratórias especializadas para cumprir suas funções básicas. Porém, nos maiores, é vital ter sistemas de troca mais complexos, para que possam atender adequadamente às suas necessidades metabólicas.

As brânquias são encontradas em invertebrados e vertebrados, podem ser filiformes, laminares ou arborescentes, dotadas de numerosos vasos capilares, e também os observamos interna ou externamente.

Existem animais que vivem no litoral, como moluscos e caranguejos, que são capazes de respirar ativamente com as guelras na água e no ar, desde que sejam mantidos úmidos. Ao contrário de outros organismos aquáticos, que sufocam ao sair da água, apesar da abundância de oxigênio disponível.

Características gerais

A quantidade de oxigênio presente no ar é de aproximadamente 21%, enquanto na água está apenas 1% dissolvido. Essa variação forçou os organismos aquáticos a criarem estruturas como brânquias, destinadas exclusivamente à extração de oxigênio.

As guelras podem ser tão eficientes que atingem taxas de extração de oxigênio de 80%, três vezes mais altas do que os pulmões humanos do ar.

Variedade de organismos aquáticos

Esses órgãos respiratórios se desenvolveram em uma grande variedade de organismos aquáticos, podemos encontrar diferentes tipos de brânquias em moluscos, vermes, crustáceos, equinodermos, peixes e até mesmo em répteis em determinadas fases do seu ciclo de vida.

Variedade de formas

Como consequência, variam muito em forma, tamanho, localização e origem, resultando em adaptações específicas em cada espécie.

Para os animais aquáticos mais evoluídos, o aumento de tamanho e mobilidade determinou uma maior demanda de oxigênio. Uma das soluções para esse problema foi aumentar a área das brânquias.

Os peixes, por exemplo, possuem um grande número de dobras que são mantidas separadas umas das outras pela água. Isso lhes dá uma grande superfície de troca gasosa, o que lhes permite atingir sua eficiência máxima.

Órgãos sensíveis

As guelras são órgãos muito sensíveis, suscetíveis a lesões físicas e doenças causadas por parasitas, bactérias e fungos. Por esse motivo, geralmente se considera que as brânquias menos evoluídas são externas.

Lesões

Nos peixes ósseos, as brânquias, diante das altas concentrações de poluentes químicos, como metais pesados, sólidos em suspensão e outras substâncias tóxicas, sofrem danos morfológicos ou lesões denominadas edema.

Elas causam a necrose do tecido branquial e, em casos graves, podem até causar a morte do organismo devido à alteração da respiração.

Devido a essa característica, as guelras dos peixes são frequentemente utilizadas pelos cientistas como importantes biomarcadores de contaminação em ambientes aquáticos.

Características

A principal função das brânquias, tanto para organismos invertebrados quanto para vertebrados, é realizar o processo de trocas gasosas do indivíduo com o meio aquático.

Como a disponibilidade de oxigênio é menor na água, os animais aquáticos devem se esforçar mais para capturar um determinado volume de oxigênio, o que representa uma situação interessante, pois significa que muito do oxigênio obtido será utilizado na busca de novos oxigênio.

O homem usa 1 a 2% do seu metabolismo quando em repouso para ventilar os pulmões, enquanto os peixes em repouso requerem cerca de 10 a 20% para ventilar as guelras.

As brânquias também podem desenvolver funções secundárias em certas espécies, por exemplo, em alguns moluscos estas foram modificadas para contribuir com a captura de alimentos, por serem órgãos que filtram continuamente a água.

Em diferentes crustáceos e peixes, também realizam a regulação osmótica da concentração de substâncias disponíveis no meio ambiente em relação ao organismo, encontrando casos em que são responsáveis pela excreção de elementos tóxicos.

Em cada tipo de organismo aquático, as brânquias têm uma função particular, que depende do grau de evolução e da complexidade do sistema respiratório.

Como eles funcionam?

Em geral, as guelras funcionam como filtros que prendem o oxigênio O₂ encontrado na água, essencial para cumprir suas funções vitais, e expelir dióxido de carbono CO₂ resíduos que estão presentes no corpo.

Para conseguir essa filtração, é necessário um fluxo constante de água, que pode ser produzido pelos movimentos das brânquias externas nos vermes, pelos movimentos do indivíduo realizados pelos tubarões ou pelo bombeamento das brânquias nos peixes ósseos.

A troca gasosa ocorre através da difusão por contato entre a água e o fluido sanguíneo contido nas guelras.

O sistema mais eficiente é chamado de fluxo contra-corrente, em que o sangue que flui através dos capilares branquiais entra em contato com água rica em oxigênio. É produzido um gradiente de concentração que permite que o oxigênio entre pelas brânquias e se difunda na corrente sanguínea, ao mesmo tempo que o dióxido de carbono se difunde para fora.

Se o fluxo de água e sangue estivessem na mesma direção, as mesmas taxas de captação de oxigênio não seriam alcançadas, porque as concentrações desse gás se equalizariam rapidamente ao longo das membranas branquiais.

Tipos (externos e internos)

As guelras podem aparecer na parte externa ou interna do organismo. Esta diferenciação decorre principalmente do grau de evolução, do tipo de habitat onde se desenvolve e das características particulares de cada espécie.

Guelras externas

As brânquias externas são observadas principalmente em espécies pouco evoluídas de invertebrados, e temporariamente nos primeiros estágios de desenvolvimento dos répteis, pois as perdem após sofrer metamorfose.

Este tipo de guelras tem certas desvantagens, primeiro porque são apêndices delicados, são propensas a abrasões e atraem predadores. Em organismos que têm movimento, eles dificultam sua locomoção.

Estando em contato direto com o meio externo, geralmente são muito suscetíveis e podem ser facilmente afetados por fatores ambientais adversos, como a má qualidade da água, ou pela presença de substâncias tóxicas.

Se as guelras estiverem danificadas, é muito provável que ocorram infecções bacterianas, parasitárias ou fúngicas que, dependendo da gravidade, podem levar à morte.

Guelras internas

As brânquias internas, por serem mais eficientes que as externas, ocorrem em organismos aquáticos de maior porte, mas possuem diferentes níveis de especialização dependendo da evolução da espécie.

Geralmente estão localizados em câmaras que os protegem, mas precisam de correntes que lhes permitam um contato constante com o ambiente externo para atender às trocas de gases.

Os peixes também desenvolveram calotas calcárias chamadas brânquias que servem para proteger as brânquias, funcionam como comportas que restringem o fluxo de água e também a bombeiam.

Importância

As brânquias são essenciais para a sobrevivência dos organismos aquáticos, pois cumprem um papel indispensável para o crescimento das células.

Além de respirar e ser parte essencial do sistema circulatório, podem contribuir para a alimentação de certos moluscos, funcionar como sistemas excretores de substâncias tóxicas e ser reguladores de diversos íons em organismos tão evoluídos como os peixes.

Estudos científicos mostram que indivíduos que sofreram danos ao sistema respiratório branquial, têm um desenvolvimento mais lento e são menores em tamanho, estão mais sujeitos a infecções e às vezes a lesões graves, que podem levar à morte.

As guelras têm conseguido adaptações aos mais diversos habitats e condições ambientais, permitindo o estabelecimento de vida em ecossistemas praticamente anóxicos.

O nível de especialização das brânquias está diretamente relacionado com a fase evolutiva da espécie, sendo definitivamente a forma mais eficiente de obtenção de oxigênio nos sistemas aquáticos.

Referências

Arellano, J. e C. Sarasquete. (2005). Atlas histológico da sola senegalesa, Solea senegalensis (Kaup, 1858). Instituto Andaluz de Ciências Marinhas, Unidade Associada de Qualidade Ambiental e Patologia. Madrid Espanha. 185 pp.
Bioinnova. Trocas gasosas em animais e trocas gasosas em peixes. Grupo de inovação no ensino da diversidade biológica. Recuperado de: innovabiologia.com
Cruz, S. e Rodríguez, E. (2011). Anfíbios e mudanças globais. Sevilla University. Recuperado de bioscripts.net
Fanjul, M. e M. Hiriart. (2008). Biologia funcional dos animais I. Editores do século XXI. 399 pp.
Hanson, P., M. Springer e A. Ramírez. (2010) Introdução a grupos de macroinvertebrados aquáticos. Rev. Biol. Trop. Vol. 58 (4): 3-37.
Hill, R. (2007). Fisiologia animal comparada. Editorial Reverté. 905 pp.
Luquet, C. (1997). Histologia branquial: respiração, regulação iônica e equilíbrio ácido-base no caranguejo Chasmagnathus granulata Dana, 1851 (Decapoda, Grapsidae); com notas comparativas em Uca uruguayensis (Nobili, 1901) (Ocypodidae). Universidade de Buenos Aires. 187 pp.
Roa, I., R. Castro e M. Rojas. (2011). Deformação branquial em salmonídeos: análise macroscópica, histológica, ultraestrutural e elementar. Int. J. Morphol. Vol. 29 (1): 45-51.
Ruppert, E. e R. Barnes. (mil novecentos e noventa e seis). Zoologia de invertebrados. McGraw - Hill Interamericana. 1114 pp.
Torres, G., S. González e E. Peña. (2010). Descrição anatômica, histológica e ultraestrutural da guelra e do fígado da tilápia (Oreochromis niloticus) Int. J. Morphol. Vol. 28 (3): 703-712.