Introducción
En la mayoría de los animales, el sistema respiratorio transporta oxígeno (O2) al sistema circulatorio para distribuirlo a las células. Sin embargo, en los insectos, cuyos sistemas circulatorios abiertos no permiten un transporte eficiente de sangre para actividades intensas como volar, las tráqueas compensan llevando directamente el O2 a las células, superando la ineficiencia del sistema circulatorio. Los pulmones son cámaras internas con superficies húmedas que minimizan la pérdida de agua y están protegidas por la pared corporal.
Origen y Evolución de los Pulmones
Evolutivamente, el primer pulmón vertebrado pudo haber surgido en un pez de agua dulce como una extensión del tracto digestivo, complementando las branquias para ayudar a sobrevivir en aguas estancadas con bajo oxígeno. Los anfibios, como ranas y salamandras, evolucionaron de peces y son transicionales entre ambientes acuáticos y terrestres. Durante su fase larvaria, usan branquias, pero al transformarse en adultos desarrollan pulmones simples y también respiran a través de su piel (respiración cutánea), facilitada por una piel delgada y húmeda rica en capilares. Sin embargo, esta piel los hace vulnerables a contaminantes ambientales, contribuyendo a un declive significativo en sus poblaciones desde la década de 1980.
Adaptaciones en Reptiles, Aves y Mamíferos
En reptiles y mamíferos, incluyendo aves clasificadas ahora como reptiles, la piel impermeable cubierta con escamas, plumas o pelo reduce la pérdida de agua pero impide la respiración cutánea. Como compensación, sus pulmones tienen una mayor área superficial para el intercambio de gases en comparación con los anfibios.
Adaptaciones para el Vuelo en Aves
Los sistemas respiratorios de las aves están especialmente adaptados para un intercambio de gases altamente eficiente, crucial para satisfacer las altas demandas energéticas del vuelo. Los pulmones de las aves son rígidos y se conectan a múltiples sacos de aire que actúan como depósitos. Además, contienen parabronquios, tubos rígidos perforados que facilitan la respiración, aunque son apenas visibles a simple vista. Los parabronquios en los pulmones de las aves conducen aire a través de tejido circundante lleno de capilares, donde ocurre el intercambio de gases.
Ciclo Respiratorio en Aves:
- Inhalación 1: Los sacos de aire posteriores se inflan, introduciendo aire rico en oxígeno (O2) a través de la tráquea, llenando estos sacos y los pulmones.
- Exhalación 1: Los sacos de aire se comprimen, empujando el aire rico en O2 desde los sacos posteriores hacia los pulmones.
- Inhalación 2: Los sacos de aire anteriores se inflan, llevando aire pobre en O2 desde los pulmones hacia los sacos anteriores.
- Exhalación 2: Se comprimen los sacos de aire anteriores, expulsando el aire pobre en O2 al exterior a través de la tráquea.
Sistema Respiratorio Humano
Componentes del Sistema Respiratorio
El sistema respiratorio de los humanos y otros mamíferos se divide en dos partes:
- Porción conductora: Comprende pasajes que transportan aire hacia y desde los pulmones.
- Porción de intercambio de gases: Donde el oxígeno (O2) y el dióxido de carbono se intercambian con la sangre en los capilares pulmonares.
Trayectoria del Aire y Estructuras Clave
El aire ingresa al cuerpo humano a través de la nariz o boca, avanza por la cavidad nasal u oral hacia la faringe, un conducto compartido con el tracto digestivo, y continúa por la laringe, donde se generan los sonidos. La entrada a la laringe está protegida por la epiglotis, una solapa de tejido reforzada con cartílagos. Durante la respiración, la epiglotis se inclina hacia arriba permitiendo el paso del aire hacia la laringe. Al tragar, se pliega hacia abajo cubriendo la laringe para dirigir el alimento hacia el esófago. Si se intenta inhalar y tragar simultáneamente, puede ocurrir una obstrucción de la laringe que impide la entrada de aire a los pulmones. En tal caso, se recomienda aplicar la maniobra de Heimlich.
Realización de la Maniobra de Heimlich:
- Posiciona tus manos: Coloca una mano cerrada entre el ombligo y el esternón de la persona.
- Aplica fuerza: Haz un movimiento rápido y firme hacia arriba y hacia tu cuerpo.
Dentro de la laringe, las cuerdas vocales son bandas de tejido elástico que se controlan mediante la contracción muscular, obstruyendo parcialmente el flujo de aire. Al exhalar, el aire vibrante genera sonido, cuyo tono varía con el estiramiento de las cuerdas vocales. Los movimientos de la lengua y los labios permiten la articulación de este sonido en habla o canto. El aire inhalado pasa por la laringe y desciende por la tráquea, un tubo flexible fortalecido con cartílago semicircular. En el pecho, la tráquea se bifurca en dos bronquios, uno para cada pulmón, y se subdividen en múltiples bronquiolos de aproximadamente un milímetro de diámetro. Estos bronquios y bronquiolos tienen paredes de músculo liso que regulan su diámetro, relajándose durante el ejercicio para permitir mayor entrada de aire. Finalmente, los bronquiolos transportan el aire a los alvéolos, donde tiene lugar el intercambio de gases.
Mecanismos de Defensa y Limpieza
A medida que el aire pasa por el sistema respiratorio, se calienta y humedece, atrapando polvo y bacterias en el moco secretado por células a lo largo de los pasajes respiratorios. Este moco se mueve continuamente hacia la faringe por la acción de los cilios que recubren los bronquiolos, bronquios y tráquea, donde luego se tose o traga. Fumar interfiere con este mecanismo de limpieza al paralizar los cilios.