Las branquias son órganos respiratorios de organismos acuáticos, están formadas por numerosas láminas o filamentos membranosos, por medio de los cuales se realiza el intercambio de gases respiratorios con el medio circundante. La ubicación y forma de las branquias van a variar en los distintos grupos de organismos en los cuales se presentan.
Las branquias son muy variables en cuanto a su forma, tamaño y distribución, pero todas ellas poseen una membrana muy delgada para facilitar la difusión de gases respiratorios. Generalmente presentan vasos sanguíneos en su interior para facilitar el transporte de los gases en el interior del cuerpo.
Pueden tener forma de hilos o de láminas. En algunos casos pueden estar ubicadas en el exterior del organismo, y en otros en su interior. Son las estructuras respiratorias más eficientes en el medio acuático, pero poco adecuadas para la respiración aérea, principalmente por la pérdida de agua por evaporación en el medio terrestre.
Ejemplos de branquias en invertebrados
En los poliquetos, las branquias están presentes principalmente en especies tubícolas o que habitan madrigueras, mientras que en el resto pueden estar ausentes. Son expansiones tegumentarias, generalmente asociadas a los parapodios, con mayor o menor grado de retractibilidad.
La distribución de las branquias es variable, y estas pueden estar distribuidas a lo largo de todo el cuerpo (Cirratulidae), restringidas a la parte anterior (Flabelligeridae), o posterior del cuerpo (Sternaspidae).
La gran mayoría de los crustáceos presentan respiración branquial. Las branquias están asociadas a apéndices corporales y pueden ubicarse externa o internamente, en este último caso generalmente existen achicadores (escafognatitos), para facilitar el flujo de agua en la cámara branquial.
Las branquias pueden estar formadas por muchos filamentos en forma de hilos (tricobranquias), de láminas (filobranquias) o dendríticas (dendrobránquias).
En el caso de los cangrejos terrestres, el número de branquias se ha reducido drásticamente, y como mecanismo de compensación se ha vascularizado la cámara branquial.
En los isópodos terrestres las branquias han sido sustituidas por las pseudotráqueas como órganos de intercambio de gases.
Las branquias de los moluscos reciben el nombre de ctenidios, estas están contenidas en el interior de una cámara denominada cavidad del manto. Cada ctenidio básicamente consta de un eje basal por donde corren los vasos sanguíneos, y una (monopectinadas), o dos (bipectinadas) series de filamentos triangulares y aplanados.
En algunos grupos de gastrópodos y en los escafópodos, las branquias están ausentes. En otros grupos puede encontrarse una sola branquia (algunos gastrópodos), un par (aplacóforos, bivalvos), o más de un par (monoplacóforos, poliplacóforos, cefalópodos).
En los equinodermos las branquias están ausentes en todos los grupos, excepto en los asteroideos, donde están formadas por evaginaciones de la epidermis y del peritoneo y reciben el nombre de pápulas o branquias dérmicas.
Características de branquias en vertebrados: externas o internas
Las branquias de los vertebrados pueden ser externas o internas. En el primer caso son branquias transitorias que solo están presentes en la etapa larval de anfibios y algunos grupos de peces (sensu lato), y son sustituidas luego por branquias internas o por pulmones.
Las branquias externas de los anfibios generalmente son tres pares, sostenidas por arcos branquiales, sin embargo, en algunos anuros el tercer par puede estar muy reducido, mientras que en algunos tritones puede presentarse un cuarto par de tamaño mucho menor que los restantes. Las branquias externas de los anuros desaparecen en la etapa larval, mientras que las internas desaparecen con la metamorfosis.
Las branquias internas están contenidas en una cámara y protegidas del exterior por un opérculo membranoso u óseo. Están presentes en la forma adulta de peces y de algunos anfibios de respiración no pulmonar.
Generalmente la corriente de agua se dirige desde la boca hacia las branquias y sale por las hendiduras branquiales o por apertura de la cámara branquial opercular, sin embargo, en algunos grupos existe un espiráculo para poder dirigir el agua a las branquias sin necesidad de abrir la boca.
La eficiencia de la respiración branquial en este caso se ve incrementada por el mecanismo de flujo contracorriente, que significa que la circulación de la sangre en el interior de las branquias y el flujo de la corriente de agua van en direcciones opuestas.
Funciones de las branquias
Aunque la principal función de las branquias es captar el oxígeno disuelto en la columna de agua y excretar el dióxido de carbono producto del metabolismo celular, las branquias cumplen además numerosas funciones, entre ellas:
Alimentación
Es necesario que exista un flujo constante de agua hacia las branquias para que pueda ocurrir el intercambio de gases respiratorios de forma adecuada, muchas especies aprovechan ese flujo de agua para atrapar los organismos y partículas alimenticias presentes en la misma (filtradores). Ejemplo de ello lo constituyen los bivalvos y peces filtradores.
En el caso de los bivalvos lamelibranquios, los filamentos branquiales se alargaron y plegaron, incrementando su área superficial, se incrementó el número de filamentos y los cilios branquiales se modificaron para conducir los alimentos retenidos hasta los palpos labiales. De esta manera las branquias se transformaron en verdaderos filtros y los bivalvos se convirtieron en filtradores.
La Artemia (un género de crustáceos), presenta branquias de tipo lamelares (filobranquias) en todos los apéndices del tronco, el animal nada con la región ventral dirigida hacia arriba (boca arriba), y mientras nada, las branquias colaboran con el desplazamiento, realizan el intercambio de gases, atrapan las partículas de alimento suspendidas en el agua, y las dirigen hacia la boca por un canal ubicado en los esternitos del tronco.
Equilibrio ácido-base
Los procesos metabólicos producen constantemente compuestos ácidos, tanto de forma directa, como de forma indirecta. Las branquias participan activamente en lograr el equilibrio ácido-base interno de los organismos que las presentan.
En los peces de agua dulce, por ejemplo, el equilibrio del pH interno es logrado en gran medida, gracias a la liberación de dióxido de carbono y amonio. El amonio liberado a nivel branquial aumenta el pH, mientras que el CO2 lo disminuye.
Balance osmótico
Los organismos que viven en ambientes acuáticos se ven sometidos a fuertes presiones osmóticas, con excepción de algunas especies marinas que se encuentran en condiciones isosmóticas con su medio.
Por una parte, los organismos dulceacuícolas poseen una concentración de sales superiores a la del agua circundante, la diferencia de presiones osmáticas presiona la entrada de agua por las membranas semipermeables del organismo. Debido a ello, los organismos dulceacuícolas deben excretar el agua excedente, pero retener las sales internas.
Los organismos marinos, por el contrario, poseen una presión osmótica menor a la del agua marina, por lo que el agua interna tenderá a salir del organismo para compensar las diferencias, ocasionando que estos organismos deban ingerir agua, cargada de sales que deben ser eliminadas.
Las branquias de los peces de agua dulce ayudan al mantenimiento del balance osmótico mediante la absorción activa de cloruro de sodio del medio, mientras que las branquias de los peces de aguas marinas secretan sales.
Excreción
La mayor parte de los desechos nitrogenados producidos por el metabolismo de algunos organismos como crustáceos y peces, son liberados por las branquias y no por los órganos excretores.
Referencias bibliográficas
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Ruppert, E. & Barnes, R. (1996). Zoología de los invertebrados. 6ª edición. McGraw-Hill-Interamericana. Madrid.
Autor
Escrito por Carlos F. Lira Gómez para la Edición #102 de Enciclopedia Asigna, en 08/2021. Carlos es MSc. en Ciencias Marinas, mención Biología Marina del Inst. Oceanográfico de Venezuela, UDO. Profesor de Carcinología y Zoología Gral. en la UDO.