Cos'è la respirazione cutanea?

il respirazione cutanea è una forma di respirazione in cui avviene lo scambio gassoso attraverso la pelle e non attraverso i polmoni o le branchie.

Questo processo si verifica principalmente in insetti, anfibi, pesci, serpenti marini, tartarughe e alcuni mammiferi (Jabde, 2005).

La pelle degli animali che usano la respirazione cutanea è piuttosto speciale. Per consentire uno scambio gassoso, deve essere umido in modo che sia l'ossigeno che l'anidride carbonica possano passare liberamente attraverso di esso.

Il processo di respirazione cutanea avviene solo attraverso la pelle. Per questo motivo, la maggior parte degli animali vertebrati che usano questo tipo di respirazione, la pelle è altamente vascolarizzata al fine di facilitare il processo di scambio di gas.

Questo scambio è molto importante negli anfibi e nelle tartarughe dal guscio tenero, che usano le ghiandole mucose per conservare l'umidità della pelle (Marshall, 1980).

Alcuni anfibi hanno molte pieghe nella loro pelle che li aiutano ad aumentare il loro tasso respiratorio. I rospi sono noti per bere acqua e respirare attraverso la pelle. Hanno tre forme di respirazione: cutanea, polmonare e attraverso il rivestimento della bocca. Quest'ultimo tipo di respirazione è il più usato quando sono in uno stato di riposo.

La respirazione cutanea è un tipo di respirazione che non ha bisogno che i polmoni abbiano luogo. Per questo motivo, ci sono specie che non hanno polmoni e possono ancora sopravvivere grazie allo scambio di gas fatto attraverso la pelle.

Esistono specie in grado di esercitare sia la respirazione cutanea che polmonare, tuttavia si stima che negli anfibi la respirazione cutanea sia responsabile del 90% dell'ossigeno necessario per vivere.

Respirazione cutanea in diversi tipi di animali

anfibio

La pelle di tutte le specie di anfibi è l'organo più utilizzato per eseguire il processo di respirazione. Alcune specie dipendono esclusivamente dalla respirazione cutanea per sopravvivere.

Questo è il caso della salamandra afrodita di famiglia Plethodontidae. Questa famiglia di anfibi manca completamente di polmoni, tuttavia è il gruppo di salamandre più numeroso al mondo. (Zahn, 2012)

Mentre gli anfibi sono completamente immersi nell'acqua, la respirazione cutanea avviene attraverso la pelle. Questa è una membrana porosa attraverso cui l'aria si diffonde tra i vasi sanguigni e tutto ciò che li circonda.

Sebbene la respirazione cutanea sia predominante negli anfibi, aiuta solo i rospi a sopravvivere durante le stagioni più fredde.

La respirazione cutanea richiede un'umidità costante sulla superficie della pelle. Quando i rospi escono dall'acqua, le ghiandole mucose della pelle continuano a bagnarla, il che consente il verificarsi di un processo di assorbimento di ossigeno dall'aria.

Ci sono alcuni casi speciali nella respirazione degli anfibi. Ad esempio, i girini, che respirano attraverso le branchie, e i rospi del deserto, che tendono ad avere la pelle secca, rendendo la respirazione cutanea non fattibile (Bosch, 2016).

rettili

Le squame che ricoprono il corpo dei rettili prevengono, nella maggior parte dei casi, un processo di respirazione cutanea.

Tuttavia, esiste la possibilità di effettuare uno scambio di gas tra le scale o le aree in cui la densità delle scale è inferiore.

Durante i periodi di ibernazione sott'acqua, alcune tartarughe dipendono dalla respirazione cutanea intorno alla cloaca per sopravvivere.

Allo stesso modo, ci sono specie di serpenti marini che prendono circa il 30% dell'ossigeno di cui hanno bisogno attraverso la pelle. Questo diventa essenziale quando hanno bisogno di immergersi sott'acqua.

Per i serpenti marini è possibile eseguire questo processo diminuendo l'intensità con cui il sangue irriga i polmoni e aumenta l'apporto di sangue nei capillari della pelle. Per questo motivo, la pelle dei serpenti può a volte dare un aspetto rosa. (Feder & Burggren, 1985)

mammiferi

I mammiferi sono noti per essere specie endotermiche o "a sangue caldo". Generalmente hanno una maggiore richiesta metabolica rispetto agli animali vertebrati "a sangue freddo" esotermici o cosiddetti "a sangue freddo".

Allo stesso modo, la pelle dei mammiferi è più spessa e più impermeabile di quella di altre specie di vertebrati, il che impedisce alla pelle di essere l'organo utilizzato per eseguire il processo di scambio di gas.

Tuttavia, la respirazione cutanea nei mammiferi esiste, ma si verifica in una percentuale minore. Un esempio sono i pipistrelli, che assorbono l'ossigeno attraverso le membrane altamente vascolarizzate situate sulle loro ali. I pipistrelli possono prendere circa il 12% dell'ossigeno di cui hanno bisogno attraverso le ali.

Gli esseri umani sono tra le specie di mammiferi che prendono la minima percentuale di ossigeno dall'aria attraverso la pelle. Un essere umano può consumare in media tra l'1% e il 2% di ossigeno dell'aria, il che non può garantire la loro sussistenza (Ernstene & Volk, 1932).

insetti

Negli insetti, lo scambio gassoso attraverso la pelle tende ad essere generoso, ma non rappresenta la principale fonte di assorbimento di ossigeno.

La maggior parte degli insetti prende ossigeno e rilascia anidride carbonica attraverso un tessuto noto come cuticola, che si trova nella parte esterna dell'epidermide degli invertebrati.

Ci sono alcune famiglie di insetti che non hanno un sistema respiratorio definito, quindi dipendono completamente dalla respirazione cutanea per trasportare l'emolinfa (simile al sangue negli insetti) dalla superficie del corpo ai tessuti interni.

La maggior parte degli insetti terrestri utilizza un sistema di trachea per effettuare lo scambio di gas. Tuttavia, negli insetti acquatici e endoparassiti, la respirazione cutanea è vitale, poiché il loro sistema tracheale non è in grado di fornire da solo l'ossigeno necessario (Chapman, 1998).

pesce

La respirazione cutanea si svolge in diverse specie di pesci marini e d'acqua dolce. Per la respirazione acquatica, il pesce richiede principalmente l'uso di branchie.

Tuttavia, la respirazione cutanea rappresenta tra il 5% e il 40% dell'apporto totale di ossigeno nell'acqua, sebbene tutto ciò dipenda dalla specie e dalla temperatura del mezzo.

La respirazione cutanea è più importante nelle specie che prendono ossigeno dall'aria, come il pesce che salta o il pesce corallo. In queste specie, l'assorbimento di ossigeno attraverso la pelle rappresenta il 50% della respirazione totale.

riferimenti

1. Bosch, D. L. (7 su 2 del 2016). Tutto ciò di cui hai bisogno è Biologia. Estratto da How To Breathe Without Lungs, Lissamphibian Style: allyouneedisbiology.wordpress.com.
2. Chapman, R. F. (1998). Respirazione cutanea. In R. F. Chapman, The Insects: Structure and Function (pagina 452). New York: Cambridge University Press.
3. Ernstene, A. C., & Volk, M. C. (1932). L'effetto della congestione venosa sulla velocità di eliminazione dell'anidride carbonica e dell'assorbimento di ossigeno. The Journal of Clinical Investigation, 387-390.
4. Feder, M. E., e Burggren, W. W. (1985). Scambio di gas cutaneo nei vertebrati: design, modelli, controllo e implicazioni. Recensioni biologiche, 1- 45.
5. Jabde, P. V. (2005). Respriation. In P. V. Jabde, Libro di testo di Fisiologia generale (pagina 112). New Dehli: Discovery Publishing House.
6. Marshall, P. T. (1980). Respriation, Gas Exchange e Transport. In P. T. Marshall, Fisiologia dei mammiferi e altri vertebrati (pp. 88-89). New York: Cambridge University Press.
7. Zahn, N. (24 di 8 del 2012). Estratto da Salameandering Into Cutaneous Respiration: iheartungulates.com.