La respirazione tracheale negli animali

L’atto di respirare è un fattore che tutti gli esseri viventi condividono, poiché questo scambio di gas tra l’ambiente e il corpo stesso permette la vita. Quando si parla di respirazione se ne differenziano diversi tipi, alcuni molto lontani dal tipico meccanismo polmonare. In questo articolo tratteremo di un tipo ben specifico: la respirazione tracheale negli animali.

Questo tipo di respirazione non è molto conosciuto e, tuttavia, è uno dei più comuni nel regno animale, poiché è quello utilizzato, ad esempio, dagli insetti (tra gli altri invertebrati). È tipico degli animali molto piccoli, in quanto ha i suoi limiti. Vediamo in cosa consiste questo sistema di respirazione, così come le parti che lo compongono.

Che cos’è la respirazione tracheale negli animali?

La respirazione tracheale negli animali avviene attraverso varie aperture presenti nel loro corpo. Chi lo pratica non è dotato di un grande apparato respiratorio, come nei casi in cui avviene la respirazione polmonare, ma la respirazione può essere effettuata lungo la sua superficie. Ciò fornisce un grande vantaggio, poiché facilita notevolmente l’arrivo di ossigeno a tutte le cellule del corpo.

Quando si tratta di piccoli invertebrati —o quelli che sono in un momento di bassa attività in cui il bisogno di ossigeno è minore—, questo gas entra nel corpo dell’animale attraverso la sua pelle per diffusione. Il meccanismo è considerato un sistema passivo.

Al contrario, se l’invertebrato è di grandi dimensioni o richiede più aria – ad esempio in volo – l’animale dovrà ventilare in modo che l’aria passi nel suo corpo attraverso gli spiracoli (pori) presenti nella sua pelle. Questo sistema è attivo, a differenza del precedente.

Sistema respiratorio tracheale negli animali

Per comprendere meglio l’apparato respiratorio tracheale negli animali, l’ideale è conoscere i 3 elementi fondamentali che lo compongono e la sua missione o funzionamento.

I primi sono gli spiracoli —detti anche stimmi—, pori rotondi che hanno più di un sistema di chiusura e possono essere distribuiti nel corpo in modi diversi. Attraverso di loro l’aria ha la possibilità di entrare nel corpo.

L’elemento successivo è la trachea, che consiste in un tubo cavo attraverso il quale passa l’aria. L’intera trachea ha un tessuto permeabile ai gas e può avere piccole camere in cui immagazzinare ossigeno, qualcosa di veramente utile per il volo.

Infine, l’aria viaggia attraverso la trachea fino alla sua estremità, da cui nascono le tracheole. Questi sono rami sottili che consentono ai gas di essere trasportati alle cellule del corpo.

Scambio di gas nella respirazione tracheale

La respirazione degli artropodi con trachea, tra cui gli insetti, è in molti casi un meccanismo discontinuo. Ciò implica che i pori attraverso i quali respirano questi esseri siano chiusi, in modo che solo l’aria che si trova nel sistema tracheolare sia quella che affronterà lo scambio di gas.

Non sorprende che l’aria limitata all’interno dell’animale diminuirà all’aumentare dell’anidride carbonica. Ad un certo punto, gli spiracoli iniziano ad aprirsi e chiudersi continuamente, il che provoca il rilascio fluttuante di CO2. Poi si apriranno completamente, permettendo la completa uscita dell’anidride carbonica e recuperando l’ossigeno.

Limitazioni della respirazione tracheale

La principale limitazione della respirazione tracheale è data dalle dimensioni del corpo dell’animale, poiché deve essere piccolo. Questo perché la mancanza di organi grandi e potenti – come i polmoni – non consente l’assorbimento di grandi quantità di ossigeno.

Di conseguenza, se gli insetti o altri animali che respirano con la trachea dovessero crescere, non sarebbero in grado di ottenere tutta l’aria di cui hanno bisogno per vivere e potrebbero morire. L’unico modo per sopravvivere sarebbe se vivessero in atmosfere in cui la quantità di ossigeno fosse maggiore.

Adattamenti della respirazione tracheale negli insetti acquatici

Negli insetti terrestri, la respirazione tracheale è abbastanza semplice. Ma cosa succede agli esseri acquatici che utilizzano questo meccanismo? Non possono lasciare che i loro spiracoli si aprano sott’acqua, poiché il liquido entrerebbe nel loro corpo e in molti casi morirebbero.

La risposta sta negli studi degli esperti, che sottolineano le diverse strutture che consentono ad alcuni invertebrati acquatici di scambiare gas con l’ambiente. Questi sono i principali.

Spiracoli funzionali

Sono presenti nel corpo delle larve di zanzara, per esempio. Sono pori che possono essere aperti o chiusi, a seconda delle necessità. In questo esempio specifico, ciò che fanno le larve è portare in superficie la parte finale del loro addome, aprire i pori in quella zona, ottenere ossigeno e immergersi nuovamente.

Branchie tracheali

Mantengono la somiglianza nel loro funzionamento rispetto alle branchie del pesce. L’acqua entra nelle branchie tracheali, ma solo l’ossigeno che contiene è ciò che continua nel suo percorso verso il sistema tracheale e da lì verso le cellule. A livello fisico, queste branchie si trovano solitamente sul retro dell’addome dell’animale.

Bolla branchiale

All’interno della respirazione tracheale negli insetti acquatici, troviamo anche la branchia a bolle. In questa possibilità si possono differenziare 2 tipologie:

• Incomprimibile o piastrone: l’animale risale in superficie e ottiene una bolla d’aria che fungerà da trachea, permettendogli di prendere ossigeno dall’acqua grazie ad essa. Una tale bolla può essere illimitata, poiché rimane costantemente delle stesse dimensioni.
• Comprimibile: in questo caso, la bolla che l’animale cattura in superficie diminuirà di dimensioni se va molto in profondità o nuota troppo, il che significa che risale in superficie per ottenere una nuova bolla.

Nella variante incomprimibile, l’animale ha milioni di peli idrofobici in un’area molto specifica e piccola del suo corpo, in cui sarà racchiusa quella bolla. Lo stesso non è il caso della branchia a bolla comprimibile.

Esempi di respirazione tracheale negli animali

Alcuni degli animali che usano la respirazione tracheale per sopravvivere sono:

• Aracnidi: zecche, scorpioni, ragni o acari sono degli esempi. Possono avere trachee e filotrachee.
• Insetti: questi animali invertebrati molto comuni, come formiche, coleotteri, api o vespe, che hanno 6 zampe e che possono vivere sia in ecosistemi terrestri che acquatici utilizzano anche la respirazione tracheale.
• Miriapodi: simili agli insetti, ma con molte più zampe. Esempi sono symphyla, pauropodi, millepiedi o millepiedi.
• Onicofori: detti vermi vellutati, hanno numerose paia di zampe, oltre agli artigli, e sono di forma allungata.

Come avrete visto, la respirazione tracheale è la prova evolutiva che anche gli esseri viventi apparentemente “più semplici” sono portatori di sistemi molto intricati. Grazie ad esso, molti invertebrati sono in grado di trasportare ossigeno alle loro cellule e sopravvivere.