APPARATO RESPIRATORIO

DEI

VERTEBRATISpecializzandi A060

Ghezzi Anna RitaTrevisanut MauroVasiento Rossana

Forme adattative

Le principali strutture specializzate che, come frutto dell'evoluzione, si sono sviluppate per funzionare da superfici di scambio tra l'organismo e l'ambiente, sono le branchie e i polmoni.

polmoni branchie

Sono organi specializzati per gli scambi gassosi nell’ambiente acquatico

Sono ripiegamenti esterni o interni della superficie corporea che assorbono l’O2 disciolto nell’acqua.

Le branchie

Branchie interne

Branchie esterne

La loro superficie respiratoria è molto più estesa rispetto al resto della superficie del corpo.

Le branchie

Arco branchiale

Direzione del flusso dell’acqua

Arco branchiale

Vasi sanguigni

Filamenti branchiali

Sangue ricco di ossigeno

Sangue povero di ossigeno

Lamella

15%40%

70%

100% 60%

80%

30% 5%

% di O2 nell’acqua che fluisce sopra le lamelle

% di O2 nel sangue che fluisce attraverso i capillari all’interno delle lamelle

Scambio controcorrente

Nei pesci lo scambio dei gas è intensificato dalla ventilazione e dallo scambio controcorrente tra sangue e acqua che fluiscono l’uno in senso opposto all’altra.

Flusso controcorrente L'acqua scorre sulle branchie in un'unica direzione

mentre il sangue scorre nei capillari nella direzione opposta. Il flusso controcorrente massimizza il trasferimento di ossigeno.

Nei vertebrati terrestri si evolvono polmoni sempre più complessi ed efficienti

Polmoni

I rettili, gli uccelli, i mammiferi e molti anfibi utilizzano i polmoni per effettuare gli scambi gassosi.

Nei vertebrati terrestri si evolvono polmoni sempre più complessi ed efficienti

I polmoni occupano una zona limitata del corpo dell’animale e sono collegati a un sistema circolatorio che trasporta i gas

al resto del corpo.

Polmoni

Nei vertebrati terrestri si evolvono polmoni sempre più complessi ed efficienti

Polmoni

Le dimensioni e la complessità dei polmoni sono correlate alla velocità del metabolismo dell’animale (quindi al suo fabbisogno di ossigeno).

Polmoni degli Anfibi Gli anfibi hanno polmoni a sacchetto con una

superficie interna per gli scambi gassosi relativamente piccola. In questi animali, l'azione dei polmoni è affiancata da quella della pelle, umida e sottile, attraverso cui i gas possono diffondere facilmente.

Respirazione cutanea

Anfibi

Poiché manca una gabbia toracica, la ventilazione polmonare negli Anfibi avviene grazie a variazioni dell’ampiezza del cavo orale e faringeo per azione dei muscoli bucco-faringei: l’aria entra attraverso le narici (a bocca chiusa) e quindi dalla bocca viene forzata nei polmoni attraverso ripetuti atti di deglutizione.

I rettili I polmoni dei rettili sono ampi e diversificati Uno dei due polmoni può essere vestigiale (serpenti)

Polmoni

Struttura del polmone di alcuni tetrapodi eterotermi

PolmoniL’evoluzione dei polmoni dagli Anfibi ai

Mammiferi è caratterizzata da tre elementi

essenziali:

• Passaggio da strutture sacciformi (Anfibi)

a strutture parenchimatose (alcuni Rettili,

Uccelli e Mammiferi), pliche sempre più

numerose e i bronchi penetrano all’interno della

cavità

• Il polmone degli Uccelli presenta una

struttura molto particolare che può essere

meglio definita di tipotubulare

• Costituzione di un sistema conduttore

dell’aria dapprima extra-polmonare

(trachea e bronchi) e poi intra-polmonare

(bronchi, bronchioli).

Rettili•La ventilazione polmonare: in parte determinata dai muscoli intercostali.

•Cheloni, contrazioni dei muscoli collegati al cinto pettorale e alla parete delimitante i visceri.

•Nei coccodrilli gli atti respiratori sono dovuti al movimento dei muscoli intercostali cui si associa quello di muscoli addominali e diaframmatici: questi ultimi collegano il setto postepatico e il cinto pelvico e contraendosi “spostano” il fegato facendo variare l’ampiezza delle cavità pleuriche e di conseguenza l’espansione o la compressione dei polmoni.

Uccelli Gli uccelli hanno un sistema di sacchi aerei interconnessi ai polmoni che, oltre ad alleggerire l'animale, rendono possibile un maggior afflusso di ossigeno ai possenti muscoli delle ali.   Per far percorrere all'aria l'intero sistema, un uccello deve effettuare due cicli respiratori di inspirazione-espirazione. Questo sistema, che comporta un flusso unidirezionale dell'aria all'interno dei polmoni, è così efficiente nel sottrarre all'aria l'ossigeno che certi uccelli possono volare a quote altissime.

Uccelli

il volo necessita di un grande lavoro muscolare, massimo grado di efficienza dei polmoni.

•Sacche aerifere che funzionano come dei mantici

•Polmone “a tubicini”

•Flusso unidirezionale (non è mai presente “aria residua”)

Uccelli

Struttura dei polmoni dei Tetrapodi

•Sacciforme

•unicamerato (anfibi) (rettili lucertola)

•paucicamerato (rettili iguana)

•multicamerato (rettili coccodrilli, tartarughe)

•Parabronchiale (uccelli)

•Bronco-alveolare (mammiferi)

I mammiferiI polmoni dei mammiferi sono simili a quelli dei rettili, ma sono internamente suddivisi con maggiore omogeneità. Sono quindi più efficienti, soddisfacendo così le maggiori esigenze dell’alto tasso metabolico di questi omeotermi.

Polmone di mammifero