Respiração
Aula 3
Possíveis flutuações nos níveis de oxigênio na
atmosfera durante o período de evolução dos
vertebrados.
A redução de oxigênio durante o período
DEVONIANO pode estar associada com a
extinção de muitas espécies e o
aparecimento de muitos vertebrados de
respiração aérea.
PAL = present
atmospheric
level
Latimeria
Lungfishes
Tetrapods
"Crossopterygians"
In typical evolutionary classifications, Latimeria is often referred to as the only living
‘‘crossopterygian,’’ an essentially Paleozoic, paraphyletic group that includes stem
lungfishes and stem tetrapods (in gray).
Primitive Fishes. FISH PHYSIOLOGY series, v.26 - 2007
Seqüência temporal da evolução de
grupos de vertebrados aquáticos e
terrestres.
A maior parte dos gêneros
sobreviventes de grandes grupos
de peixes ósseos extintos são
respiradores aéreos e a bexiga
natatória ou os “pulmões” são
órgãos utilizados para a
respiração aérea.
Ex: Dipnóicos, Chondrostei
(Polypterus) e Holostei (Amia,
Lepisosteus)
Possível seqüência evolutiva para a derivação dos pulmões dos
tetrápodes de respiração aérea e da bexiga natatória dos peixes a
partir de uma expansão ventral da faringe
Escaping spent air
Fresh air sucked
in by aspiration
Contraction of lung
Inward buckling of ventral wall
Elastic recoil
Schematic diagrams
illustrating the
modified dual pump
found in polypterids.
[From Liem et al.
(2001).]
Arranjo esquemático de grupos de
vertebrados indicando os passos
funcionais na evolução das formas de
respiração aérea.
Os termos BUCAL e ASPIRATÓRIA se
referem ao tipo de ventilação da
estrutura respiratória.
Randall et al., 1981. The Evolution of Air
Breathing in Vertebrates
Protopterus annectens
PEIXES DIPNÓICOS
3 GÊNEROS:
Protopterus,
Lepidosiren,
Neoceratodus
Neoceratodus forsteri
Lepidosiren paradoxa
Swim bladder artery
Swim bladder artery
Pulmão
Bexiga natatória
Brânquias
Brânquias
Coração
Coração
Schematic diagrams illustrating the generalized circulation to (A) the ABO of a typical bony fish
and (B) a lungfish. Panels (C) and (D) illustrate the relation of the ABO and lung to the
oesophagus as seen from the side and in cross section. [Modified from Kardong (2002).]
PEIXES DE RESPIRAÇÃO AÉREA
resposta adaptativa
ambientes hipóxicos
FACULTATIVO: não respiram ar normalmente em normóxia mas fazem
uso da respiração aérea quando expostos a condições
desfavoráveis para respiração aquática (hipóxia; hipercapnia) ou
em resposta ao aumento dos requerimentos de O2 (temperatura
da água ou atividade);
OBRIGATÓRIO: não são capazes de sobreviver com a quantidade de
O2 obtida pela respiração aquática, mesmo em normóxia, e deste
modo sempre necessitam de O2 aéreo suplementar; assim captam
O2 a intervalos mais ou menos regulares, a todo tempo, e sob
todas as condições aquáticas.
AMBIENTES AMAZÔNICOS
ÁGUAS HIPÓXICAS
• Em geral, os sistemas
aquáticos amazônicos são
pobres em oxigênio dissolvido;
O2 mg/L Superfície
1m
• Os níveis de oxigênio flutuam
diária e sazonalmente;
• Durante a seca, aumenta a
DBO.
Ilha da Marchantaria (AM)
(modificado de W. Duncan, 2004)
BEXIGA NATATÓRIA
Arapaima gigas
Scanning electron micrographs (SEM) of the gills from (A) a typical bony fish and (B)
the obligate air-breathing teleost Arapaima gigas.
Órgãos na região da cabeça
Superfícies epiteliais bucais e faringeanas
Electrophorus, Synbranchus
Electrophorus electricus
Synbranchus marmoratus
ÓRGÃO RESPIRATÓRIO DE CLARIAS
Vista lateral do quarto arco branquial de Clarias batrachus
mostrando o órgão respiratório arborescente e um ventilador
respiratório secundário, derivado das lamelas branquiais.
Órgãos localizados no tubo digestivo
Estômago: Loricariidae, Trichomycteridae
Hypostomus punctatus
Liposarcus pardalis
Intestino: Callichthyidae
Callichthys callichthys
Hoplosternum litoralle
AR
Expansão
da
cavidade
bucal
CICLO DE VENTILAÇÃO
Ducto
pneumático
Câmara anterior
do órgão de
respiração
Câmara posterior
aérea
do órgão de
respiração aérea
Boca aberta
Cavidade bucal
se expande
Ar entra na
cavidade bucal
Boca fechada
Cavidade bucal se
comprimi
Ar entra na câmara
anterior do órgão de
respiração aérea
Boca fechada
Câmara anterior
fechada
Câmara posterior
se contrai
Ar usado exalado
pela câmara post.
Ar sai através do
opérculo
Boca fechada
Câmara anterior
abre
Câmara anterior se
contrai
Ar novo flui para a
câmara posterior
Trocas gasosas
RESPIRAÇÃO NA SUPERFÍCIE AQUÁTICA
Piaractus mesopotamicus
Colossoma macropomum
Respiração aquática superfical
Morphological adaptations for aquatic surface respiration in the tambaqui, Colossoma
macropomum. (A) Lateral view of the head of a tambaqui approaching the water
surface illustrating the initial swelling of the lower lip following exposure to an hypoxic
water; (B) a dorsal view of the same fish following 3.5 h exposure to the same level of
hypoxia, illustrating the forward expansion of the lip near full development. From
Sundin et al. (2000
RESPIRAÇÃO
BIMODAL
Pulmão
Brânquia
Pele
Pele
Brânquia
Pulmão
Girinos – brânquias
bem desenvolvidas;
pulmões em
desenvolvimento, não
funcionais
Girinos com
respiração aérea:
brânquias bem
desenvolvidas;
pulmões
desenvolvidos e
funcionais
Pós-metamorfose
brânquias
reabsorvidas;
pulmões bem
desenvolvidos e
cauda sendo
reabsorvida
Adultos
VENTILAÇÃO EM ANFÍBIOS ANUROS
Variação no consumo de oxigênio de uma rã através
da pele e do pulmão, ao longo do ano
Rã do gênero Telmatobius – vive no Lago Titicaca – Andes