Le branchie, organi vitali per la respirazione dei pesci, presentano differenze strutturali tra varie specie. Nei condroitti, come squali e razze, si osserva la presenza delle branchie settate. Queste sono caratterizzate da un arco branchiale allungato che raggiunge l’esterno dell’animale e contiene spine interne. Queste spine fungono da filtri per l’acqua che passa attraverso la bocca o gli spiracoli, rimuovendo particelle dannose che potrebbero compromettere le delicate branchie. Le branchie vere e proprie si trovano sulla faccia anteriore e posteriore del setto e sono costituite da lamelle primarie e secondarie.
Nei pesci ossei, invece, si riscontra la presenza di branchie opercolate. Questo tipo di branchie è tipico degli osteitti e si distingue per la presenza dell’opercolo, che può essere osseo o cartilagineo. Ciò consente l’eliminazione del setto esterno, che limita l’espansione delle branchie nei condroitti. La struttura delle branchie opercolate si conforma a una forma a ‘V’ in sezione trasversale, con lamelle primarie che si ramificano in lamelle secondarie.
Dal punto di vista fisiologico, le branchie devono essere altamente efficienti nell’estrazione dell’ossigeno dall’acqua, considerando la concentrazione di ossigeno nell’acqua notevolmente inferiore rispetto a quella dell’aria. Questo richiede un flusso d’acqua attraverso le branchie in direzione opposta al sangue, mantenendo un costante gradiente di concentrazione. Grazie a questo sistema, i pesci riescono a estrarre oltre l’80% dell’ossigeno disciolto, mentre nei polmoni dei mammiferi c’è un limite teorico del 50%.
Negli ultimi anni, si è tentato di sviluppare branchie artificiali, sistemi capaci di estrarre ossigeno dall’acqua per la respirazione. Questi sistemi potrebbero consentire agli esseri umani di immergersi sott’acqua senza l’uso delle tradizionali bombole, garantendo un’autonomia potenzialmente infinita. Diversi prototipi, come il sistema “Like a fish” e il “Donkey artificial gill”, sfruttano membrane al silicone che selezionano le molecole di gas. Queste innovazioni potrebbero rivoluzionare l’immersione subacquea e l’estrazione di ossigeno dall’acqua per varie applicazioni.
Anatomia delle Branchie
Le branchie sono costituite da lamine sottili chiamate filamenti branchiali, che a loro volta sono composte da numerosi setti che formano le lamelle branchiali. Queste strutture aumentano la superficie disponibile per lo scambio gassoso. Le lamelle sono ricoperte da una sottile membrana ricca di vasi sanguigni, dove avviene lo scambio di ossigeno e anidride carbonica.
Funzione delle Branchie
L’acqua passa attraverso la bocca e sopra le branchie grazie ai movimenti operati dalle strutture ossee o muscolari che formano la pompa opercolare. Mentre l’acqua fluisce sulle lamelle branchiali, avviene lo scambio gassoso tra l’ossigeno disciolto nell’acqua e il sangue ricco di anidride carbonica. Questo processo consente al pesce di assorbire l’ossigeno necessario per il metabolismo e di eliminare il biossido di carbonio.
Adattamenti delle Branchie
Le branchie sono altamente adattabili per rispondere alle diverse condizioni ambientali. Alcune specie possono regolare la superficie delle loro branchie o la frequenza dei movimenti opercolari per adattarsi a diverse concentrazioni di ossigeno nell’acqua.
Ruolo delle Branchie nell’Osmoregolazione
Le branchie non sono solo coinvolte nello scambio gassoso, ma anche nell’osmoregolazione. Nei pesci d’acqua dolce, le branchie sono adattate per estrarre l’acqua, mentre nei pesci marini, aiutano a eliminare l’eccesso di sali.
Impatti Ambientali sulle Branchie
Le branchie dei pesci possono essere vulnerabili all’inquinamento dell’acqua, che può compromettere la capacità di scambio gassoso e l’efficienza nell’osmoregolazione.
Le branchie nei pesci sono strutture complesse che consentono lo scambio gassoso e contribuiscono all’omeostasi. La loro struttura e funzione adattabili giocano un ruolo vitale nell’adattamento dei pesci a una vasta gamma di ambienti acquatici. La comprensione delle branchie è fondamentale non solo per la biologia dei pesci, ma anche per la gestione e la conservazione degli ecosistemi acquatici.
Riferimenti Bibliografici
- Perry, S. F., & Ekker, M. (2019). The Biology of Gills. CRC Press.
- Evans, D. H., & Claiborne, J. B. (2009). The Physiology of Fishes. CRC Press.
- Grosell, M., Farrell, A. P., & Brauner, C. J. (2019). The Multifunctional Gut of Fish. Academic Press.
