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Evolução do sistema respiratório
 
 
 
Animais pequenos podem obter oxigênio (O2) por difusão através da membrana plasmática de suas células em contato com a superfície externa. Nestes animais, o O2 não precisa fazer grandes viagens ao longo do corpo do animal.
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À medida que o tamanho do corpo aumenta, a respiração por difusão deixa de ser eficiente por duas razões:
  1. A superfície de absorção de O2 não aumenta tão rápido quanto o volume de células que o utilizarão.

  2. As células mais internas estão muito longe da superfície e o tempo que o O2 leva para chegar a elas aumenta com o quadrado da distância: Se num tecido qualquer o O2 levar 1 segundo para atravessar um 0,1mm, ele levará 10 x mais tempo para atravessar 1mm, ou seja, 100 segundos; para atravessar 10mm ele levaria 10.000 segundos, ou seja quase 3 horas!
 
 
 
A evolução de animais maiores dependeu, em larga escala, do surgimento de superfícies maiores para as trocas gasosas e de sistemas mais eficientes de transporte que levassem as substâncias rapidamente de uma parte do corpo para a outra. Ao longo da evolução surgiram quatro maneiras básicas de resolver este problema, que variam de acordo com o tamanho do organismo, sua taxa metabólica e principalmente o tipo de ambiente que ele ocupa. Os quatro tipos principais de superfície respiratória são a superfície corporal, as guelras, os pulmões e as traquéias, todas elas constituídas de paredes muito finas para as trocas gasosas, que devem ser feitas num ambiente umedecido.
  Um passo importante na evolução dos animais e no aparecimento de animais cada vez maiores foi o surgimento dos pigmentos respiratórios, que permitem que o O2 seja transportado de maneira mais eficiente da superfície respiratória para as demais células do corpo.