As brânquias ou guelras são os órgãos respiratórios dos animais aquáticos, têm a função de realizar as trocas de oxigênio entre o indivíduo e o meio ambiente. Eles se manifestam desde formas muito simples em invertebrados, até estruturas complexas evoluídas em vertebrados, compostas por milhares de lamelas especializadas localizadas dentro de uma cavidade branquial ventilada por um fluxo contínuo de água..
As células exigem energia para funcionar, essa energia é obtida a partir da quebra de açúcares e outras substâncias no processo metabólico denominado respiração celular. Na maioria das espécies, o oxigênio do ar é usado para energia e o dióxido de carbono é expelido como resíduo..
Os ambientes aquáticos têm menos oxigênio do que os ambientes terrestres e a difusão do oxigênio é mais lenta do que no ar. A quantidade de oxigênio dissolvido na água diminui à medida que a temperatura aumenta e a corrente diminui..
As espécies menos evoluídas não requerem estruturas respiratórias especializadas para cumprir suas funções básicas. No entanto, nos maiores é vital ter sistemas de troca mais complexos, para que possam cobrir adequadamente suas necessidades metabólicas..
As brânquias são encontradas em invertebrados e vertebrados, podem ser filiformes, laminares ou arborescentes, dotadas de numerosos vasos capilares, e também os observamos interna ou externamente..
Existem animais que vivem no litoral, como moluscos e caranguejos, que são capazes de respirar ativamente com as brânquias na água e no ar, desde que sejam mantidos úmidos. Ao contrário de outros organismos aquáticos, que sufocam ao sair da água, apesar da abundância de oxigênio disponível.
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A quantidade de oxigênio presente no ar é de aproximadamente 21%, enquanto na água está apenas 1% dissolvido. Essa variação forçou os organismos aquáticos a criarem estruturas como brânquias, destinadas exclusivamente à extração de oxigênio..
As brânquias podem ser tão eficientes que atingem taxas de extração de oxigênio de 80%, três vezes maiores do que as que ocorrem nos pulmões humanos do ar.
Esses órgãos respiratórios se desenvolveram em uma grande variedade de organismos aquáticos, podemos encontrar diferentes tipos de brânquias em moluscos, vermes, crustáceos, equinodermos, peixes e até mesmo em répteis em determinadas fases do seu ciclo de vida..
Como consequência, variam muito em forma, tamanho, localização e origem, resultando em adaptações específicas em cada espécie..
Para os animais aquáticos mais evoluídos, o aumento de tamanho e mobilidade determinou uma maior demanda de oxigênio. Uma das soluções para esse problema foi aumentar a área das brânquias..
Os peixes, por exemplo, têm um grande número de dobras que são mantidas separadas umas das outras pela água. Isso lhes dá uma grande superfície de troca gasosa, o que lhes permite atingir sua eficiência máxima..
As guelras são órgãos muito sensíveis, suscetíveis a lesões físicas e doenças causadas por parasitas, bactérias e fungos. Por esse motivo, as brânquias menos evoluídas são geralmente consideradas externas..
Nos peixes ósseos, as brânquias, diante de altas concentrações de poluentes químicos como metais pesados, sólidos em suspensão e outras substâncias tóxicas, sofrem danos morfológicos ou lesões denominadas edema.
Estes causam a necrose do tecido branquial e, em casos graves, podem até causar a morte do organismo devido à alteração da respiração..
Devido a essa característica, as guelras de peixes são frequentemente utilizadas pelos cientistas como importantes biomarcadores de contaminação em ambientes aquáticos..
A principal função das brânquias, tanto para organismos invertebrados quanto para vertebrados, é realizar o processo de trocas gasosas do indivíduo com o meio aquático..
Como a disponibilidade de oxigênio é menor na água, os animais aquáticos devem se esforçar mais para capturar um determinado volume de oxigênio, o que representa uma situação interessante, pois significa que grande parte do oxigênio obtido será utilizado na busca por novo oxigênio..
O homem usa 1 a 2% de seu metabolismo quando em repouso para conseguir ventilação dos pulmões, enquanto os peixes em repouso requerem aproximadamente 10 a 20% para efetuar a ventilação das guelras..
As brânquias também podem desenvolver funções secundárias em certas espécies, por exemplo, em alguns moluscos estas foram modificadas para contribuir com a captura de alimentos, por serem órgãos que filtram continuamente a água..
Em diferentes crustáceos e peixes, também realizam a regulação osmótica da concentração de substâncias disponíveis no meio ambiente em relação ao organismo, encontrando casos em que são responsáveis pela excreção de elementos tóxicos..
Em cada tipo de organismo aquático, as brânquias têm uma função particular, que depende do grau de evolução e da complexidade do sistema respiratório..
Em geral, as brânquias funcionam como filtros que prendem o oxigênio Odois encontrado na água, essencial para cumprir suas funções vitais, e expelir dióxido de carbono COdois resíduos que estão presentes no corpo.
Para se conseguir essa filtração, é necessário um fluxo constante de água, que pode ser produzido pelos movimentos das guelras externas nos vermes, pelos movimentos do indivíduo realizados pelos tubarões, ou pelo bombeamento das focas nos peixes ósseos..
A troca gasosa ocorre através da difusão de contato entre a água e o fluido sanguíneo contido nas brânquias.
O sistema mais eficiente é chamado de fluxo contra-corrente, onde o sangue que flui através dos capilares branquiais entra em contato com água rica em oxigênio. É produzido um gradiente de concentração que permite que o oxigênio entre através das placas de guelras e se difunda na corrente sanguínea, ao mesmo tempo que o dióxido de carbono se difunde para fora.
Se o fluxo de água e sangue estivessem na mesma direção, as mesmas taxas de consumo de oxigênio não seriam alcançadas, pois as concentrações desse gás se equalizariam rapidamente ao longo das membranas branquiais..
As brânquias podem aparecer na parte externa ou interna do organismo. Esta diferenciação decorre principalmente do grau de evolução, do tipo de habitat onde se desenvolve e das características particulares de cada espécie..
As brânquias externas são observadas principalmente em espécies de invertebrados pouco evoluídas e temporariamente nos primeiros estágios de desenvolvimento dos répteis, pois as perdem após sofrer metamorfose..
Por estarem em contato direto com o ambiente externo, geralmente são muito suscetíveis e podem ser facilmente afetados por fatores ambientais adversos, como a má qualidade da água ou a presença de substâncias tóxicas..
Se as guelras estiverem danificadas, é muito provável que ocorram infecções bacterianas, parasitárias ou fúngicas, que dependendo da gravidade podem levar à morte.
As brânquias internas, por serem mais eficientes que as externas, ocorrem em organismos aquáticos maiores, mas possuem diferentes níveis de especialização dependendo da evolução da espécie..
Geralmente estão localizados em câmaras que os protegem, mas precisam de correntes que lhes permitam ter contato constante com o ambiente externo para atender às trocas de gases..
Os peixes também desenvolveram calotas calcárias chamadas brânquias que têm a função de proteger as brânquias, atuando como comportas que restringem o fluxo de água e também bombeiam a água.
As brânquias são essenciais para a sobrevivência dos organismos aquáticos, pois desempenham um papel indispensável para o crescimento das células..
Além de respirar e ser parte essencial do sistema circulatório, podem contribuir para a alimentação de certos moluscos, funcionar como sistemas excretores de substâncias tóxicas e ser reguladores de diversos íons em organismos tão evoluídos como os peixes..
Estudos científicos mostram que indivíduos que sofreram danos no sistema respiratório branquial, têm um desenvolvimento mais lento e são menores em tamanho, estão mais sujeitos a infecções e às vezes ferimentos graves, podendo levar à morte.
As brânquias têm conseguido adaptações aos mais diversos habitats e condições ambientais, permitindo o estabelecimento de vida em ecossistemas praticamente anóxicos..
O grau de especialização das brânquias está diretamente relacionado com a fase evolutiva da espécie, sendo definitivamente a forma mais eficiente de obtenção de oxigênio nos sistemas aquáticos..
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