¿Cómo respiran los animales bajo el agua?

Hace cientos de millones de años, los antepasados muy, muy lejanos de los humanos, y de todos los animales terrestres con columna vertebral y cuatro extremidades, tenían esta capacidad de respirar en el agua, pero se perdió después de que las primeras criaturas que respiraban aire comenzaron a vivir en la tierra a tiempo completo.

Hoy en día, los humanos solo pueden respirar en el agua con un equipo especial o en la ficción con habilidades submarinas únicas, como el caso de Aquaman.

En los cómics se explica cómo el híbrido Aquaman, mitad humano, mitad atlante, y todos sus primos atlantes de aspecto humano, pueden respirar en las profundidades del océano gracias a unas “branquias” que no son visibles, por lo que los detalles quedan para a la imaginación del lector o espectador. Pero, ¿cómo respiran exactamente las criaturas del mundo real en sus ambientes acuosos?

Existe una gran cantidad de oxígeno disuelto en la mayoría de los mares, lagos y ríos del planeta, aunque nuestros pulmones que respiran aire simplemente no pueden procesarlo. Pero los habitantes del mundo acuático han desarrollado otros métodos para acceder al oxígeno en el agua.

Algunos animales, como las medusas, absorben el oxígeno del agua directamente a través de la piel. Una cavidad gastrovascular dentro de sus cuerpos sirve para un doble propósito: digerir alimentos y transportar oxígeno y dióxido de carbono.

De hecho, las primeras formas de vida microbiana de la Tierra que usaban oxígeno lo obtuvieron de la misma manera y es que, esta forma de respiración, probablemente apareció hace unos 2.800 millones de años.

La respiración a través de la difusión de oxígeno sobre la superficie del cuerpo también se encuentra en los equinodermos, un grupo de animales marinos que incluye las estrellas de mar, los erizos de mar y los pepinos de mar.

Las estrellas de mar absorben oxígeno a medida que el agua fluye a través de protuberancias en su piel llamadas pápulas, y a través de surcos en otras estructuras llamadas patas tubulares. Sin embargo, algunos tipos de pepinos de mar de aguas poco profundas tienen un tipo diferente de adaptación especializada para respirar: una estructura de “árbol” respiratoria ubicada en la cavidad del cuerpo cerca del ano. A medida que la abertura rectal del pepino succiona agua en su cuerpo, el árbol respiratorio extrae oxígeno y expulsa dióxido de carbono (sí, es justo lo que estás pensando: respira por el culete).

En los peces, las branquias han demostrado ser un sistema exitoso para la respiración, al utilizar una red de vasos sanguíneos para extraer el oxígeno del agua que fluye y difundirlo a través de las membranas branquiales, según explica la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA).

En la mayoría de los peces, las branquias tienen este mismo camino. Sin embargo, las branquias no son exactamente un instrumento de talla única para todos. Su estructura puede variar de una especie a otra para adaptarse a las necesidades de oxígeno. Las branquias de un atún de natación rápida, variarán un poco de las de un cocodrilo, por ejemplo. Pues los depredadores activos poseen diferentes branquias para su mayor demanda de oxígeno.

La forma de las branquias puede incluso variar entre individuos de la misma especie, dependiendo de las condiciones de oxígeno en el agua donde viven. Los estudios han demostrado que los peces pueden adaptar su morfología branquial cuando su hábitat acuoso se contamina. Con el tiempo, sus filamentos branquiales se condensan más para resistir los contaminantes en el agua.