Respiração em Animais

1. Introdução

A finalidade da respiração nos animais é prover às suas células do oxigênio que necessitam para realizar a respiração celular na mitocôndria e livrá-las do CO₂ gerado nesta atividade. Durante a respiração, os animais, que são aeróbios, obtêm o oxigênio necessário e trocam por dióxido de carbono que devem eliminar. Este processo ocorre entre as superfícies do corpo do animal e o ambiente externo, sendo conhecido como respiração externa. Ambos os gases estão envolvidos na respiração celular, que ocorre nas mitocôndrias. O oxigênio coletado na respiração externa é usado para produzir energia (ATP) e atua como aceptor final de elétrons em reações catabólicas, onde um dos produtos é o CO₂, que precisa ser excretado.

O intercâmbio gasoso nas superfícies respiratórias e células ocorre por difusão, onde os gases se movem através das membranas para a área de menor concentração (o oxigênio entra e o CO₂ sai). Para que a difusão aconteça nas membranas respiratórias, elas devem apresentar:

Ser finas, permeáveis aos gases e suficientemente amplas para atender às demandas energéticas do organismo.
Estar vascularizadas, especialmente em animais onde o sistema circulatório participa da respiração.
Manter-se úmidas, pois os gases devem estar dissolvidos em água para se difundirem.

2. Intercâmbio de Gases e Órgãos Respiratórios

Os órgãos respiratórios são especializados na respiração e são responsáveis pelo intercâmbio de gases. Quando o intercâmbio ocorre diretamente através da parede corporal do animal, esses órgãos podem estar ausentes. Entretanto, quando o intercâmbio é indireto, órgãos como traqueias, brânquias ou pulmões estão envolvidos.

2.1. Intercâmbio de Gases por Difusão Direta

Na respiração cutânea, o intercâmbio de gases ocorre diretamente entre a superfície do organismo e o ambiente, seja este aquático ou aéreo. Em animais como anelídeos, esse é o único mecanismo respiratório, levando a uma parede corporal fina e úmida, além de baixas demandas de oxigênio e uma ampla superfície em relação ao tamanho corporal. Em animais com órgãos respiratórios diferenciados, a respiração cutânea complementa os mecanismos branquial ou pulmonar, como no caso dos anfíbios, onde a rã adulta apresenta tanto respiração pulmonar quanto cutânea.

2.2. Intercâmbio de Gases por Meio de Traqueias

A respiração traqueal é o mecanismo de respiração indireta mais simples e eficiente, apesar de limitar o tamanho do animal. O intercâmbio de gases ocorre através de um sistema de tubos ramificados, as traqueias e traqueolas, que alcançam as células e possibilitam uma respiração independente do sistema circulatório. Ventilação das traqueias ocorre por contrações musculares associadas aos orifícios de entrada de ar (espiráculos), movimento do abdômen ou durante o voo. Esse sistema é característico de insetos e outros artrópodes terrestres, onde a presença do exoesqueleto endurecido previne a respiração cutânea.

2.3. Intercâmbio de Gases por Meio de Brânquias

As brânquias são o sistema mais eficaz para intercâmbio de gases em meios aquáticos. São órgãos formados por lâminas altamente vascularizadas e podem ser externas ou internas. Exemplos incluem:

Brânquias externas: presentes em larvas de anfíbios, anelídeos marinhos e equinodermos, requerendo movimento ou a localização em águas agitadas para facilitar a circulação de água e o intercâmbio gasoso.
Brânquias internas: localizadas em crustáceos, bivalves, gasterópodes aquáticos, cefalópodes e peixes:

Peixes cartilaginosos: a circulação de água é contínua e ocorre com a boca aberta, permitindo que a água passe pelas brânquias e saia pelas fendas branquiais.
Peixes ósseos: a ventilação é garantida por uma estrutura chamada opérculo, que se abre e fecha, permitindo uma ventilação eficiente sem a necessidade de movimentação contínua. O sistema de troca gasosa a contracorrente aumenta a eficiência desse processo, pois a água e o sangue circulam em direções opostas, maximizando a troca de oxigênio e dióxido de carbono.

2.4. Intercâmbio de Gases por Meio de Pulmões

Os pulmões são cavidades internas altamente vascularizadas onde ocorre o intercâmbio gasoso em animais terrestres, principalmente vertebrados. Os pulmões mais simples estão presentes em invertebrados, como gasterópodes terrestres, onde o intercâmbio se dá por difusão. Nos vertebrados, os pulmões têm ventilação oportunizada por contrações musculares e estão associados a vias respiratórias que permitem a entrada de ar rico em oxigênio e a saída de ar carregado com dióxido de carbono.

Com a evolução, os pulmões dos vertebrados apresentaram alterações anatômicas que aumentaram sua compartimentação interna, aumentando a superfície de intercâmbio gasoso e a eficiência do processo respiratório. Essa evolução, que passou de sacos lisos para cavidades complexas, possibilitou a existência de tamanhos corporais e taxas metabólicas superiores no reino animal.

Anfibios:

Superfície interna: Lisa nos urodelos (exemplo: tritões, píntegas) e com reentrâncias nos anuros (exemplo: rãs, sapos).
Ventilação: Através de movimento da cavidade bucal, permitindo um certo nível de intercâmbio gasoso (respiração bucofaríngea).
Vias respiratórias: Ventilação nas fossas nasais, faringe e traqueia, que conecta aos pulmões.

Répteis:

Superfície interna: Formada por tabiques que separam sacos interconectados.
Ventilação: Realiza-se por movimentos torácicos, às vezes complementados por movimentos bucais (bombeio bucal).
Vias respiratórias: Fosas nasais, faringe, traqueia e brônquios, que conectam aos pulmões.

Rapazes:

Superfície interna: Lisa, conectada a parabronquios, tubos finos onde ocorre o intercâmbio gasoso.
Ventilação: Realizada pelos sacos aéreos, que introduzem ar rico em oxigênio durante a respiração, tornando o processo muito eficiente.
Vias respiratórias: Boca, traqueia, brônquios e parabronquios que se conectam com os pulmões.

Mamíferos:

Superfície interna: Dividida em milhões de pequenos sacos (alvéolos pulmonares) onde se realiza o intercâmbio gasoso.
Ventilação: A contração dos músculos intercostais e do diafragma provoca a entrada de ar (inspiração ativa), enquanto a sua relaxação resulta na saída de ar (expiração passiva), auxiliada pelo líquido pleural.
Vias respiratórias: Fosas nasais e boca, faringe, laringe, traqueia, brônquios e bronquíolos que se conectam aos alvéolos, organizados nos sacos alveolares.