Respiração Respiração Respiração Respiração Aula 3 Aula 3 Aula 3 Aula 3
Possíveis flutuações nos níveis de oxigênio na atmosfera durante o período de evolução dos vertebrados.
PAL = present
atmospheric
level
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.
Latimeria Lungfishes Tetrapods
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).
"Crossopterygians"
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 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
Contraction of lungEscaping spent air
Schematic diagrams
illustrating the
modified dual pump
found in polypterids.
[From Liem et al.
(2001).]
Inward buckling of ventral wallFresh air sucked
in by aspiration
Elastic recoil
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
3 GÊNEROS: Protopterus,
Lepidosiren,
Neoceratodus
Protopterus annectens PEIXES DIPNÓICOS
Lepidosiren paradoxa
Neoceratodus forsteri
Swim bladder artery Swim bladder artery
Bexiga natatória Pulmão
Coração Coração
Brânquias Brânquias
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).]
FACULTATIVO: não respiram ar normalmente em normóxia mas fazemuso da respiração aérea quando expostos a condições
PEIXES DE RESPIRAÇÃO AÉREA
resposta adaptativa ambientes hipóxicos
uso da respiração aérea quando expostos a condiçõesdesfavoráveis para respiração aquática (hipóxia; hipercapnia) ouem resposta ao aumento dos requerimentos de O2 (temperaturada água ou atividade);
OBRIGATÓRIO: não são capazes de sobreviver com a quantidade deO2 obtida pela respiração aquática, mesmo em normóxia, e destemodo sempre necessitam de O2 aéreo suplementar; assim captamO2 a intervalos mais ou menos regulares, a todo tempo, e sobtodas as condições aquáticas.
ÁGUAS HIPÓXICAS
• Em geral, os sistemas
aquáticos amazônicos são
pobres em oxigênio dissolvido;
Superfície
1 m
O2 mg/L
AMBIENTES AMAZÔNICOS
pobres em oxigênio dissolvido;
• Os níveis de oxigênio flutuam
diária e sazonalmente;
• Durante a seca, aumenta a
DBO.
1 m
Ilha da Marchantaria (AM)
(modificado de W. Duncan, 2004)
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 cabeçaSuperfícies epiteliais bucais e faringeanas
Electrophorus, Synbranchus
Electrophorus electricus
Synbranchus marmoratus
ÓRGÃO RESPIRATÓRIO DE CLARIAS
Vista lateral do quarto arco branquial de Clarias batrachusmostrando o órgão respiratório arborescente e um ventilador respiratório secundário, derivado das lamelas branquiais.
Órgãos localizados no tubo digestivoEstômago: Loricariidae, Trichomycteridae
Hypostomus punctatus
Intestino: Callichthyidae
Liposarcus pardalis
Callichthys callichthys Hoplosternum litoralle
AR Ducto
pneumáticoExpansão
da cavidade bucal
Câmara anterior do órgão de respiração aérea
Câmara posterior do órgão de
respiração aérea
CICLO DE VENTILAÇÃO
Boca abertaCavidade bucal se expandeAr entra na cavidade bucal
Boca fechadaCavidade bucal se comprimiAr entra na câmara anterior do órgão de respiração aérea
Boca fechadaCâmara anterior fechadaCâmara posterior se contraiAr usado exalado pela câmara post.Ar sai através do opérculo
Boca fechadaCâmara anterior abreCâmara anterior se contraiAr novo flui para a câmara posteriorTrocas gasosas
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
Brânquia
Pulmão
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-metamorfosebrânquias
reabsorvidas; pulmões bem desenvolvidos e cauda sendo reabsorvida
Adultos