3 La respirazione negli animali

Tutti i viventi respirano: introducono nel loro corpo aria ricca di ossigeno e la eliminano ricca di anidride carbonica. Questo è un fenomeno conosciuto da tutti; più importante è invece la respirazione che avviene in ogni cellula, attraverso la reazione chimica tra le sostanze organiche, derivate dalla digestione dei cibi, e l’ossigeno.


Che tipo di reazione chimica è la respirazione?
Confronta le due immagini. Come vedi, esiste una corrispondenza tra ciò che avviene quando una candela brucia e ciò che succede in una cellula quando si “bruciano” le sostanze organiche.


In una candela che brucia avviene una reazione chimica tra l’ossigeno dell’aria e la cera; si sviluppa energia sotto forma di luce e calore (la fiammella) e vengono eliminate acqua e anidride carbonica. Lo stesso fenomeno avviene nelle cellule: lo zucchero degli alimenti reagisce con l’ossigeno per produrre energia senza sviluppo della fiamma. Anche in questo caso si producono acqua e anidride carbonica. Questo tipo di reazione è detto ossidazione.

È possibile “vedere” l’anidride carbonica?
L’anidride carbonica è un gas incolore e quindi invisibile; può però essere “reso visibile” da una particolare sostanza che ne indica la presenza: l’acqua di calce. L’acqua di calce è un liquido trasparente che reagisce con l’anidride carbonica diventando opaco e biancastro. Osserva l’esperimento: in una scatola di plexiglas è stato messo un piattino con dell’acqua di calce ( a ). Per qualche minuto viene introdotto nella scatola un topo ( b ).


L’acqua di calce, in presenza dell’animale, diventa di colore bianco opaco, rivelando l’anidride carbonica prodotta dalla respirazione.
Come avviene la respirazione in acqua?
Negli animali, la respirazione è svolta da organi diversi a seconda dell’ambiente di vita. L’ossigeno, per essere utilizzato dal corpo, deve essere disciolto in acqua, perciò gli animali acquatici hanno gli organi respiratori esterni, a contatto con l’acqua. In essi, inoltre, gli organi respiratori e il meccanismo della respirazione sono piuttosto semplici. Le prime forme di vita sono infatti comparse nell’acqua e gli organi degli animali acquatici sono di solito più primitivi di quelli degli animali terrestri. Osserva la composizione dell’acqua durante il suo percorso all’interno del corpo di un pesce: l’acqua si impoverisce di ossigeno e si arricchisce di anidride carbonica, perciò puoi dedurre che sia avvenuta la respirazione.


Sotto gli opercoli, alette rigide situate ai lati del corpo, ci sono infatti gli organi della respirazione: le branchie.
La respirazione avviene in due fasi:
- l’acqua contenente ossigeno entra nella bocca, passa attraverso le branchie dove cede l’ossigeno ai capillari sanguigni e si carica di anidride carbonica;
- l’acqua esce attraverso gli opercoli.

In alcuni pesci, come gli squali ( 14), le branchie sono prive di opercoli e comunicano direttamente con l’esterno attraverso le fessure branchiali. Per far sì che l’acqua passi continuamente sulle branchie, questi pesci sono costretti a nuotare incessantemente e, quando hanno necessità di riposarsi, scelgono zone in cui vi sono forti correnti.
Le branchie sono gli organi della respirazione non solo per i pesci, ma anche per gli anfibi prima della metamorfosi (15) e per gli invertebrati che vivono nell’acqua (16).

Come avviene la respirazione in ambiente terrestre?
Gli animali terrestri hanno gli organi respiratori all’interno del corpo, in modo che rimangano umidi.
Tra gli invertebrati che vivono in ambiente terrestre, alcuni, come gli insetti e i ragni, respirano attraverso le trachee, altri attraverso la pelle o con i polmoni.
Osserva gli organi respiratori degli invertebrati illustrati:
- la cavalletta ( 17 ) presenta lungo l’esterno del corpo delle aperture, gli stigmi, piccoli pori attraverso i quali penetra l’ossigeno dell’aria. Gli stigmi sono in comunicazione con le trachee, tubuli che si ramificano all’interno del corpo per trasportare l’ossigeno direttamente alle cellule. Dagli stigmi fuoriesce l’anidride carbonica proveniente dalle cellule stesse;
- il lombrico ( 18) e tutti i vermi terrestri hanno la pelle lucida e viscida ricoperta di muco che permette gli scambi gassosi;
- la chiocciola ( 19 ) presenta alla base della conchiglia un “orifizio respiratorio”, un foro che comunica con un polmone primitivo. L’ossigeno entra nella cavità polmonare e ne esce l’anidride carbonica.


Negli uccelli (20), gli organi respiratori si sono adattati al volo: i polmoni, piccoli e poco elastici, sono aiutati nella loro funzione dai sacchi aeriferi che si insinuano tra i visceri e le ossa. Quando gli uccelli sono a riposo, i movimenti della gabbia toracica fanno funzionare i sacchi aeriferi come dei soffietti; quando sono in volo, la gabbia toracica è rigida e la ventilazione è dovuta esclusivamente ai sacchi aeriferi, che producono una corrente d’aria tanto più forte quanto più è veloce il volo. I mammiferi acquatici, come il delfino e la balena, respirano l’ossigeno dell’aria che inspirano quando risalgono in superficie; sono perciò dotati di polmoni.