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I pesci respirano attraverso le branchie invece dei polmoni. Proprio come tutti gli altri animali, i pesci hanno bisogno di ossigeno per sopravvivere. Poiché vivono in acqua, hanno sviluppato delle branchie che permettono loro di rimuovere l’ossigeno disciolto dall’acqua. La maggior parte dei pesci ha quattro branchie su entrambi i lati della testa. Gli squali e altri pesci più primitivi possono avere cinque o più fessure branchiali.

Struttura branchiale

Ogni branchia è sostenuta da un arco branchiale – una struttura ossea che è orientata verticalmente sul lato di un pesce, proprio dietro la testa. L’arco branchiale fornisce il supporto per sostenere una serie di strutture simili a pettini chiamate filamenti branchiali. I filamenti branchiali si estendono orizzontalmente dagli archi branchiali. Ogni filamento branchiale produce molti rami chiamati lamelle primarie e le lamelle primarie si ramificano in piccole lamelle secondarie.

Le lamelle secondarie corrono parallelamente al flusso dell’acqua e assorbono ossigeno dall’acqua nel corpo del pesce. Il numero di lamelle secondarie può variare immensamente tra le specie di pesci, ma sono sempre estremamente abbondanti. Per esempio, un grande tonno attivo può avere più di 5 milioni di lamelle secondarie per cm2.

Come funzionano le branchie?

Quando l’acqua passa o viene pompata sulle branchie, l’ossigeno viene assorbito attraverso le pareti delle lamelle secondarie e viene rilasciata CO2. Le lamelle secondarie contengono sangue con bassi livelli di ossigeno. Quando l’acqua scorre sulle lamelle, l’ossigeno viene assorbito dal sangue e poi il sangue viene pompato nel corpo dal cuore del pesce. La grande superficie delle lamelle secondarie è anche utile per lo scambio di calore corporeo, ioni e acqua tra il corpo del pesce e l’acqua circostante.

Avere così tante piccole lamelle secondarie crea un’enorme superficie attraverso la quale l’ossigeno viene assorbito. Questo è ulteriormente aiutato dal fatto che le lamelle secondarie hanno pareti sottili, quindi il gas può essere assorbito più facilmente nel flusso sanguigno. L’ossigeno disciolto si trova in concentrazioni molto più basse nell’acqua che nell’aria, quindi le branchie devono essere molto più efficienti nell’assorbimento rispetto ai polmoni.

Tutti i pesci hanno le branchie?

Per quanto ne so, tutti i pesci hanno le branchie. Tuttavia, non tutti i pesci possono respirare attraverso le branchie. I pesci polmonati, per esempio, vivono in habitat d’acqua dolce e hanno sviluppato dei polmoni che usano per respirare l’aria. Questo è comune nei corpi d’acqua stagnanti e acidi dove le concentrazioni di ossigeno disciolto sono molto basse o l’acidità dell’acqua causa problemi alle branchie.

Altri animali acquatici come delfini, balene e foche non hanno le branchie ma questo perché non sono affatto pesci, sono mammiferi. I mammiferi marini si sono evoluti da animali terrestri ma sono tornati in ambienti acquatici. Balene e delfini sono infatti più strettamente imparentati con l’ippopotamo di qualsiasi altro animale vivente.

Come e quando si sono evolute le branchie?

Le branchie respiratorie dei pesci sono molto probabilmente evolute dagli apparati di raccolta del cibo di animali più primitivi. I pesci appartengono al phylum Chordata, come i mammiferi e tutti gli altri animali vertebrati. I Cordati più primitivi sono però invertebrati che usano piccole escrescenze chiamate ciglia per filtrare il cibo dall’acqua, nello stesso modo in cui i pesci assorbono l’ossigeno dall’acqua.

Questa evoluzione dal filtraggio del cibo all’assorbimento dell’ossigeno è avvenuta molto tempo fa. I pesci sono stati i primi vertebrati ad evolversi e lo hanno fatto durante il Cambriano iniziale, circa 530 milioni di anni fa. Uno dei primi pesci conosciuti a possedere le branchie è un pesce estremamente primitivo chiamato Myllokunmingia ed è stato trovato in acque poco profonde in Asia. Anche se le branchie sono state importanti per l’evoluzione dei pesci, è stata l’evoluzione della mandibola che ha veramente permesso l’esplosione della diversità dei pesci nelle 60.000 specie che sono attualmente presenti sulla Terra.

Ultima modifica: 18 luglio 2017

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