Respirare è tutta questione di chimica
Evolutivamente parlando, la conquista della terraferma è storia piuttosto recente. Tutte le forme di vita esistenti, noi compresi, discendono da microrganismi acquatici. Si tratta di processi evolutivi che hanno richiesto milioni di anni per arrivare fino a oggi, e non stupisce che esistano ancora innumerevoli specie acquatiche che, in quanto tali, sono dotate di strutture diverse dai polmoni per la respirazione.

La respirazione, infatti, non è altro che una reazione chimica che implica l’assorbimento di ossigeno per produrre energia e l’espulsione di anidride carbonica come prodotto di rifiuto: una reazione che può avvenire tanto in aria quanto in acqua.

Non tutti gli organismi acquatici possiedono branchie
Per poter respirare, tutti gli animali hanno bisogno di superfici corporee che consentano lo scambio di gas e che devono possedere due requisiti: avere un’estensione abbastanza ampia da consentire l’entrata di ossigeno in quantità sufficiente alle richieste dell’organismo e da far uscire i gas di rifiuto; essere sufficientemente umide, perché ossigeno e anidride carbonica possono attraversarle solo se disciolti in acqua.

Negli organismi più piccoli non è necessaria la presenza di strutture specializzate, e lo scambio di questi gas avviene per semplice diffusione tra la superficie del corpo e l’ambiente esterno. Negli animali di dimensioni maggiori, invece, compaiono vere e proprie strutture anatomiche specializzate per la respirazione: le branchie.

Due tipi di branchie
Diversamente da come si è soliti pensare, le branchie non si trovano solo nei pesci e non sono solo interne al corpo dell’animale. Molti invertebrati acquatici, qualche anfibio e alcune larve di pesce possiedono branchie esterne: organi costituiti da sottili estroflessioni della pelle e che sporgono dalla superficie corporea, a mo’ di alette, specializzati nell’assunzione di ossigeno dall’acqua.

I pesci, gli anfibi e alcuni crostacei sono invece dotati di branchie interne, organi posti ai lati della faringe e altamente specializzati nell’estrazione dell’ossigeno dall’acqua. In pratica, l’ossigeno entra dalla bocca dell’animale, passa nella faringe e da qui viene pompata verso le branchie.

Una scambio efficiente
Le branchie sono costituite da sottili pieghe che sono a stretto contatto con i capillari e che consentono lo scambio dei gas. In pratica, l’ossigeno viene assorbito dall’acqua e sempre nell’acqua viene rilasciata l’anidride carbonica. Il flusso d’acqua che attraversa le branchie procede in direzione opposta rispetto al sangue che scorre all’interno dei capillari. Si tratta di un flusso controcorrente che rende particolarmente efficiente il trasferimento dell’ossigeno dall’acqua al sangue.

Eccezioni che confermano la regola
La natura però è tanto perfetta quanto “strana”, almeno così appare ai nostri occhi. Esistono infatti anche pesci, come il simpatico perioftalmo, che trascorrono gran parte della propria vita fuori dall’acqua e che perciò assorbono l’ossigeno con lo stesso meccanismo degli anfibi, cioè attraverso la cute e la mucosa della bocca e della gola. Al tempo stesso esistono mammiferi, come i cetacei, che pur non possedendo branchie, e dovendo respirare con i polmoni (quindi in aria), conducono la loro intera esistenza in acqua. Le meraviglie della natura!