RespiraçãoRespiraçãoRespiraçãoRespiração

Aula 3Aula 3Aula 3Aula 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)

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 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 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

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

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