1. Los procesos digestivos y la incorporación de nutrientes
La nutrición de los animales, es decir, el conjunto de procesos relacionados con la toma de sustancias del exterior y su transformación y utilización posteriores, es de tipo heterótrofa:
- En animales sencillos: como poríferos y cnidarios, la nutrición no requiere de estructuras muy especializadas, pues prácticamente todas las células que constituyen el animal tienen contacto con el medio circundante.
- En los animales complejos: existen sistemas de incorporación y transporte, gracias a los cuales todas las células reciben los nutrientes. En estos animales se realizan varios procesos relacionados con la nutrición: digestión, respiración, transporte, metabolismo y excreción. Para llevar a cabo estas funciones, estos animales disponen de aparatos y sistemas especializados: digestivo, respiratorio, circulatorio y excretor.
Fases de los procesos digestivos
- Captura e ingestión: Constituyen el proceso de incorporación al organismo del alimento presente en el medio. Según el grupo animal, la captura puede ser pasiva o más o menos activa.
- Digestión: Es la degradación de los alimentos en moléculas sencillas para que puedan ser absorbidas y pasar al aparato circulatorio. Puede ser de dos tipos, que en la mayoría de los animales suelen sucederse:
- Mecánica: Es una degradación física y consiste en la masticación, trituración y fragmentación del alimento, lo que facilita su digestión química.
- Química: Se produce mediante enzimas digestivas, que actúan transformando las grandes moléculas orgánicas en otras más sencillas. A su vez, la digestión química puede ser intracelular, extracelular o mixta (cuando se lleva a cabo en dos etapas, intra y extracelular).
- Absorción: Es el paso de los productos de la digestión hacia el medio interno.
- Egestión: Es la eliminación de los productos no asimilados tras la digestión. También se llama defecación.
2. Especialización del aparato digestivo en invertebrados
La evolución de los invertebrados a formas de mayor nivel estructural implica un aumento de la complejidad, tanto anatómica como funcional del aparato digestivo, caracterizada por:
- El paso de una digestión intracelular a una extracelular, con mecanismos intermedios de digestión mixta.
- La aparición, junto a la digestión extracelular, de estructuras con función trituradora que realizan una digestión mecánica previa a la digestión química.
- La formación de glándulas digestivas, como el hepatopáncreas, que elaboran jugos con enzimas hidrolíticas para la digestión química.
- La formación de dos aberturas en el tubo digestivo: la boca, de entrada de alimentos, y el ano, de salida de los residuos no digeridos ni absorbidos.
- La regionalización del tubo digestivo en órganos especializados en funciones concretas, como la ingestión, la masticación, la digestión química o la absorción.
El aparato digestivo más sencillo es el de los poríferos y el de los cnidarios. En realidad, no se puede hablar en ellos de un aparato digestivo propiamente dicho, sino de sistemas de captación de alimento e incorporación directa. En los demás grupos de invertebrados sí aparece un verdadero tubo digestivo.
3. La respiración como parte de la nutrición animal
Como una parte integrante de la nutrición, los animales llevan a cabo el proceso de la respiración, que corresponde al intercambio de gases entre el organismo y el medio ambiente circundante. El principal objetivo de la respiración externa es tomar el oxígeno necesario y eliminar el dióxido de carbono producido en las reacciones de oxidación de la respiración celular.
3.1. Intercambio de gases en el organismo
El paso de los gases al interior del organismo de los animales se lleva a cabo mediante difusión pasiva. En los organismos unicelulares y en los pluricelulares menos complejos, este paso se produce a través de la membrana de sus células; en los animales de mayor tamaño, a través de superficies respiratorias.
3.2. Características de las superficies respiratorias
Las superficies respiratorias permiten el intercambio de gases mediante difusión pasiva. Para ello, estas superficies presentan las siguientes características:
- Extensas y vascularizadas: para que la entrada de oxígeno a los capilares y la salida de dióxido de carbono sean suficientes.
- Delgadas: para facilitar el paso de los gases a su través.
- Húmedas: para que los gases atraviesen las membranas plasmáticas (para difundir, los gases deben estar disueltos en agua).
Están constituidas por una sola capa de células epiteliales en contacto con una extensa red capilar que se encarga de recoger el oxígeno absorbido y conducir el dióxido de carbono a la superficie respiratoria para su eliminación.
3.3. El aparato respiratorio y sus tipos
Si bien los organismos unicelulares y los animales pluricelulares simples (poríferos, cnidarios y muchos gusanos) realizan la respiración externa a través de la membrana celular, los animales de mayor tamaño presentan superficies respiratorias integradas en el aparato respiratorio.
El aparato respiratorio está formado por estructuras especializadas que incrementan la superficie de contacto con el medio. Estas estructuras necesitan al sistema circulatorio para distribuir el oxígeno y transportar el dióxido de carbono.
Tipos de respiración:
- Respiración cutánea: Intercambio de gases a través de la piel. Requiere una piel fina, húmeda y permeable. Es común en animales acuáticos o de ambientes húmedos donde la relación superficie/masa corporal es grande.
- Respiración traqueal: Propia de invertebrados terrestres. Consiste en un sistema de tráqueas (invaginaciones tubulares) que se ramifican en traqueolas, llegando directamente a las células. Los orificios externos se llaman espiráculos.
- Respiración branquial: Se realiza en las branquias, expansiones de la superficie corporal en animales acuáticos. Pueden ser filamentosas (peces), ramificadas (crustáceos) o laminares (moluscos). Se distinguen branquias externas e internas.
- Respiración pulmonar: Se desarrolla en pulmones (sacos vascularizados).
- Pulmones de difusión: Estructuras primitivas sin ventilación activa.
- Pulmones de ventilación: Órganos pares con conductos (bronquios y tráqueas) y mecanismos de entrada/salida de aire.
4. Estructuras respiratorias en invertebrados
Los invertebrados más primitivos (poríferos, cnidarios, platelmintos y nematodos) carecen de estructuras especializadas; el intercambio gaseoso ocurre por difusión directa.
4.1. Respiración en anélidos
Solo los anélidos presentan aparato respiratorio entre los vermiformes. Algunos poseen respiración cutánea, mientras que los poliquetos marinos presentan respiración branquial externa.
4.2. Respiración en moluscos
La mayoría de los moluscos acuáticos tienen branquias internas en la cavidad paleal. Los gasterópodos terrestres poseen un pulmón de difusión en una zona vascularizada de dicha cavidad.
4.3. Respiración en equinodermos
Utilizan los podios del aparato ambulacral para la respiración cutánea. Las estrellas de mar poseen papilas respiratorias y algunos erizos tienen pequeñas branquias peribucales.
5. Respiración en vertebrados
5.1. Respiración en peces
Presentan branquias internas situadas en hendiduras branquiales. Utilizan un mecanismo de contracorriente (el flujo de agua es opuesto a la circulación sanguínea) para maximizar la eficiencia. Algunos peces óseos realizan respiración cutánea complementaria, y los dipnoos poseen pulmones sencillos.
5.2. Respiración en anfibios
Las larvas tienen branquias externas. Los adultos combinan respiración pulmonar (sacos simples) con respiración cutánea, gracias a una piel muy vascularizada y húmeda.
5.3. Respiración en reptiles
Poseen pulmones tabicados en cámaras para aumentar la superficie de intercambio. Su ventilación se basa en el ensanchamiento de la cavidad torácica.
5.4. Respiración en aves
Tienen pulmones que comunican con sacos aéreos. El aire pasa por los parabronquios, donde ocurre el intercambio gaseoso tanto en la inspiración como en la espiración, lo que las hace extremadamente eficientes.
5.5. Evolución de los pulmones: alveolización
En los mamíferos se alcanza el máximo grado de alveolización. Los pulmones se dividen en millones de pequeñas cavidades llamadas alvéolos, proporcionando una superficie de contacto inmensa para el intercambio de gases.