¿Cómo respiran los peces?

Lo más probable es que sepas que la mayoría de peces que habitan el planeta Tierra respiran gracias a las branquias. No obstante, no es el único sistema de respiración que hay en los peces. En este artículo haremos un repaso sobre los diferentes tipos de aparatos respiratorios que presentan los peces. 

INTRODUCCIÓN

El aparato respiratorio de los peces tiene que estar adaptado a dos limitaciones importantes para la vida de los animales acuáticos. Por un lado, la cantidad de oxígeno disuelto en el agua es mucho más pequeño que en el aire: a una temperatura de 23ºC, el aire presenta 210 ml de oxígeno por cada litro de agua, mientras que para el agua dulce es de 6,6 ml/l y en la salada es de 5,3 ml/l. Por otro lado, el agua es mucho más densa y viscosa que el aire.Todo ésto explica las adaptaciones en la respiración de este grupo de animales.

RESPIRACIÓN POR BRANQUIAS

La cavidad bucal de los peces teleósteos (peces óseos modernos) se comunica con el exterior a través de la boca y de las hendiduras branquiales, unas aperturas laterales presentes en la faringe en las cuales se desarrollan las branquias. Gracias al opérculo, una estructura sólida situada a cada lado de la cabeza, las branquias quedan protegidas.

La estructura de las branquias es compleja. A partir de los arcos branquiales, unas estructuras corvadas que pasan a través de las hendiduras branquiales a cada lado de la cabeza, se desarrollan dos hileras de filamentos branquiales, dispuestos entre ellos formando una V. De estos filamentos parten un conjunto de pliegues llamados laminillas secundarias, dispuestas perpendicularmente al filamento. A cada lado del filamento encontramos entre 10 y 40 laminillas por mm. Así pues, es en estas laminillas secundarias donde tiene lugar el intercambio de gases, ya que están formadas por una pared muy delgada de tejido y están muy bien vascularizadas.

Estructura del sistema branquial de los peces (Foto: Biología cuaderno).

Así pues, el agua que entra por la boca cargada con oxígeno, pasa a través de las branquias y sale por el opérculo, mientras que la sangre circula en sentido contrario a través de las laminillas para atrapar el máximo de oxígeno.

Las larvas de muchos peces presentan branquias externas a cada lado de la cabeza. En el resto de fases, las branquias se vuelven internas. Los peces con respiración branquial son los mixines, las lampreas, los elasmobranquios y los peces óseos.

Los mixines son peces con respiración branquial (Foto: Natureduca).

RESPIRACIÓN CON PULMONES

Se conocen unas 400 especies de peces óseos, la mayoría de agua dulce, que pueden utilizar el aire para respirar. La mayoría, pero, conserva las branquias y utiliza los dos sistemas para respirar. Los peces con los dos mecanismos tienden a utilizar más el aire que el agua en ciertas ocasiones:

• Cuando el nivel de oxigeno del agua disminuye.
• Cuando aumenta la temperatura, ya que a más temperatura incrementan las necesidades de oxígeno.

Los peces con un sistema más avanzado son las seis especies de peces pulmonados (dipnoos). Sus pulmones presentan un conjunto de crestas y tabiques parecidas a las a las paredes de los pulmones de muchos anfibios. El pez pulmonado australiano (Neoceratodus) puede respirar tanto con branquias como a través de un pulmón. Las especies africanas (Protopterus) y la suramericana (Lepidosiren) respiran a través de pulmones bilobulados y las branquias son muy sencillas. Estos peces necesitan respirar aire obligatoriamente, pues en caso contrario mueren.

Peces pulmonados: Pez pulmonado australiano (Neoceratodus forsteri), africano (Protepterus annectens), suramericano (Lepidosiren paradoxa) y pez del Devónico (Dipterus) (Foto: Encyclopaedia Britannica).

OTROS SISTEMAS DE RESPIRACIÓN EN PECES

Muchos peces tienen la capacidad de respirar a través de la piel, especialmente cuando nacen ya que son tan pequeños que no tienen los órganos especializados desarrollados. Así, a medida que va creciendo el animal, va desarrollando las branquias u otros sistemas ya que la difusión a través de la piel se vuelve insuficiente. De todas formas, la piel puede ser responsable del 20% o más del intercambio de gases en algunos peces adultos. Otros lo pueden hacer a través del recubrimiento de la boca, la faringe, el esófago, el intestino o el recto, como es el caso de Hoplosternum.

El pez Hoplosternum tiene la capacidad de respirar a través del tubo digestivo (Foto: Free Pet Wallpapers).

Algunas especies han desarrollado unas cavidades por encima de las branquias, las cámaras suprabranquiales, las cuales pueden llenar con aire. En otras se forma un órgano laberíntico o bien un órgano arborescente, desarrollados a partir de un arco branquial muy vascularizado y que actúa como si fuera un pulmón. Es el caso del pez gato y del pescado Electrophorus .

Algunos peces que respiran aire no tienen adaptaciones anatómicas concretas. Un ejemplo es la anguila americana (Anguilla rostrata), la cual cubre el 60% de sus necesidades de oxígeno a través de la piel y el 40% restante tragando aire por la boca cuando ésta sale del agua.

REFERENCIAS

• Apuntes de la asignatura Cordados de la Licenciatura en Biología (Universidad de Barcelona).
• Hickman, Roberts, Larson, l’Anson & Eisenhour (2006). Principios integrales de Zoología. Ed. McGraw Hill (13 ed)
• Hill, Wyse & Anderson (2006). Fisiología animal. Ed. Medica Panamericana

How do fish breathe?

It’s probable that you know that most of the fishes that inhabit in the Earth breathe due to the presence of gills. However, this is not the only respiratory system present in fishes. In this post, we will review different types of breathing in fishes. 

INTRODUCTION

The respiratory system of fishes have to be adapted to two important limitations of underwater life. On the one hand, the amount of dissolved oxygen is smaller in the water than in the air: at 23ºC, air has 210 ml of oxygen per litre of air, while in freshwater is about 6,6 ml/l and in salt water is 5,3 ml/l. On the other hand, water is much more dense and viscous than air. These limitations explain the adaptations in the breathing of this group of animals.

BREATHING WITH GILLS

The oral cavity of teleostei fishes (modern ray-finned fishes) is communicated with the exterior through the mouth and pharyngeal pouches, lateral openings present in the pharynx in which the gills develop. Thanks to the opercle (or gill cover), a hard structure placed in each side of the head, gills are protected.

The structure of the gills is complex. From branchial arches, curved structures that pierce through pharyngeal pouches in each side of the head, two gill filaments grow forming a V. These filaments produce the gill lamellas, folds of the wall’s filaments with a perpendicular disposition. In each side of the filament, we may find between 10 to 40 lamellas per mm. So, it is in these lamellas where the gas exchange happens because they are a very thin wall of tissue and are well supplied with blood.

Structure of the fishes’ gills (Picture: AS Biology Ms Timms).

So, the oxygenated water that passes through the mouth cross the gills and finally abandon the oral cavity through the opercle, while the blood flows in the opposite direction across lamellas to catch the oxygen.

The larva of many fishes have external gills in each side of the head. In the rest of phases, gills become internal. Fishes with a respiration with gills are hagfishes, lampreys, elasmobranchii and bony fishes.

The hagfish is a species with a breathing with gills (Picture: Natureduca).

BREATHING WITH LUNGS

About 400 bony fish species are known to have the ability of breathing from air, most of them living in freshwater ecosystems. Anyway, most of them have both gills and lungs. These species with the two mechanisms usually use the air in certain occasions:

• When the oxygen level in the water goes down.
• When the temperature increases, so the higher the temperature is, the higher are the oxygen necessities.

Lungfishes (Dipnoi) are among the species with the most advanced system. Their lungs have crests and septums similar to those in the lungs of amphibians. The Australian lungfish (Neoceratodus) can breathe with both gills and a lung. African lungfishes (Protopterus) and the South American lungfish (Lepidosiren) breathe with a complex lung and single gills. These fishes need to compulsorily breathe air, as in the contrary they die.

Lungfishes: Australian lungfish (Neoceratodus forsteri), African lungfish (Protepterus annectens), South American lungfish (Lepidosiren paradoxa) and Devonian lungfish (Dipterus) (Picture: Encyclopaedia Britannica).

OTHER BREATHING MECHANISMS IN FISHES

Many fishes have the capacity of breathing through the skin, specially when they are born because they are so small that they do not have specialised organs. As the animal is growing, gills or/and lungs are developing because the diffusion through the skin is not enough. Anyway, skin may be responsible of a 20% or more of gas exchange in some adult individuals. Others can do it through the mouth, the pharynx, the oesophagus, the intestine or the rectum, as is the case of Hoplosternum.

Hoplosternum has the ability of breathing through the digestive tube (Picture: Free Pet Wallpapers).

Some species have developed cavities beyond the gills, the suprabranchial chambers, which can be filled of air. In other, complex organs developed from a very irrigated branchial arch can be formed and act as a lung. This is the case of the catfish and Electrophorus .

Some fishes have the ability to breathe air without a specific adaptation. This is the case of the American eel (Anguilla rostrata), that cover the 60% of the oxygen requests through the skin and the 40% swallowing air from the atmosphere.

REFERENCES

• Notes of the subject Chordates of the Degree in Biology (University of Barcelona).
• Hickman, Roberts, Larson, l’Anson & Eisenhour (2006). Principios integrales de Zoología. Ed. McGraw Hill (13 ed)
• Hill, Wyse & Anderson (2006). Fisiología animal. Ed. Medica Panamericana