APPARATO RESPIRATORIO

Branchie

Perchè i pesci possano sviluppare le loro attività vitali, (spostarsi, crescere, riprodursi...), devono ricevere un apporto importante di energia. Questo apporto lo ottengono mediante la nutrizione e la posteriore rottura chimica dei grassi e carboidrati che ingeriscono. Questa rottura o degradazione che si denomina ossidazione, e avviene a livello cellulare, consuma ossigeno e produce biossido di carbonio (CO2). Per soddisfare queste richieste energetiche è imprescindibile che i pesci assorbano ossigeno e lo distribuiscano lungo il corpo in tutte le cellule. Da parte sua, l'ossigeno, prodotto dalle cellule, deve essere raccolto e scartato nell'ambiente. Questo non è altro che il meccanismo di respirazione comune a tutti gli animali.

Essendo l'acqua uno dei mezzi meno appropriati per ottenere ossigeno, le diverse famiglie di pesci hanno dovuto risolvere questa difficoltà mediante l'elaborazione di forme di respirazione molte volte differenti all'interno.

Considerando che l'acqua (ben areata) tiene 25 volte meno ossigeno che l'aria, possiamo comprendere che occorrono meccanismi molto specializzati per ottenere una buona ossigenazione nel sangue e a livello cellulare.

Alcuni pesci si sono evoluti in forme molto differenti rispetto ad altri riguardo la respirazione. Nel caso degli anabantidi e siluridi, l'ossigeno viene "estratto" direttamente dell'aria atmosferica, utilizzando un organo denominato "labirinto". In quest'organo si immagazzina l'aria, posteriormente l'organo si comprime nella camera sopra branchiale e si introduce per pressione nei capillari sanguigni. Perchè ciò sia possibile, i pesci devono prima eliminare l'ara contaminata con CO2, facendolo poco prima di salire a respirare. Mentre i Betta sp. devono salire alla superficie ogni 5 minuti e i Colisa sp. possono farlo ogni 80 minuti.

Il genere Corydoras sp. ha invece perfezionato un sistema di respirazione anale, utilizzando l'aria atmosferoica ; altre specie (Saccobranchus fossilis) hanno sviluppato sacchi branchiali estesi o la vescica natatoria simile ad un polmone (Erytrinus) o canali alimentari altamente vascolarizzati (Cobitis taenia), fino ad un reale polmone(Lepidosiren paradoxus).

Nonostante ciò, il più raffinato organo respiratorio sono le branchie, che in quasi la totalità dei pesci sono ubicate sotto una membrana protettiva mobile denominata opercolo.

Le branchie constano di una doppia fila di filamenti allungati e angusti; ogni filamento contiene varie lamine trasversali coperte da cellule molto delicate e con abbondanti capillari sanguigni. Questi a loro volta corrono entro i filamenti afferenti e efferenti. Ogni branchia è sopportata da un arco branchiale e il bordo interno possiede i "pettini espansi". In questo modo la scarsa quantità di ossigeno che si incontra nell'acqua è compensata dalla grande quantità di capillari disponibili per l'intercambio gassoso. In entrambe i lati del pesce esistono molti archi branchiali che supportano una doppia fila di numerosi filamenti, ognuno dei quali possiede grandi quantità di lamine piene di capillari.

Il sangue va al filamento dall'arteria afferente, passando per l'arteria efferente per mezzo di una moltitudine di capillari che irrigano ogni lamina. Dentro le lamine il sangue si ossigena e fluisce fino ad arrivare sotto mentre l'acqua che passa per le lamine lo fa in senso contrario. L'acqua lascia ossigeno e prende CO2.

La camera branchiale

I disegni mostrano l'organizzazione della camera branchiale di un pesce d'acqua dolce in sezione orizzontale.

Respirando, l'opercolo si chiude contro il corpo e gli archi branchiali salgono lateralmente, allo stesso tempo che l'acqua penetra nella bocca del pesce aperta. Alla chiusura della valvola orale gli archi branchiali si contraggono, gli opercoli si innalzano e l'acqua si comprime conto i filamenti. In questo processo il sangue delle lamine rilascia la CO2 e assorbe l'ossigeno dell'acqua.

L'importanza di questo processo è che il sangue fluisce per le lamine nel senso opposto al flusso dell'acqua sopra i filamenti, producendo il denominato "flusso controcorrente".

In tutto questo processo l'acqua che passa attraverso le branchie perde l'80% del suo contenuto in ossigeno ,il quale è raccolto per l'organismo del pesce attraverso il sangue.

Esperienze di laboratorio hanno potuto dimostrare che se si inverte il senso del flusso dell'acqua attraverso le branchie, i pesci assimilano solo il 20% dell'ossigeno normale, ossia il 16% dell'ossigeno dell'acqua.

Come può risultare tanto effettivo il flusso controcorrente per estrarre ossigeno dall'acqua? Non risulta facile spiegarlo, si può dire che essendo il sangue, che sta per abbandonare le lamine, povero in potenza per estrarre ossigeno, è necessario che fluisca contro il senso dell'acqua il cui contenuto di ossigeno è alto e invece basso quello di Co2. In questo modo si impedisce che il sangue, altamente ossigenato, consegni ossigeno all'acqua per osmosi, cosa che capiterebbe se la concentrazione di ossigeno nell'acqua fosse inferiore a quella del sangue. Il medesimo processo ma in senso inverso, è quello che permette il distacco della CO2 del sangue e reintegrarla nell'acqua che ne possiede una concentrazione bassa.

Questa è una delle ragioni più valide per cui i pesci sono riconosciuti come i più diversificati di tutti i vertebrati.