Respirazione

Negli uccelli è presente un polmone formato da una complessa sequenza di tubuli tra loro paralleli, detti parabronchi, che non hanno la capacità di espandersi, come gli alveoli che formano il polmone dell’uomo e degli altri mammiferi. Questo particolare polmone è collegato a espansioni a forma di sacco delimitate da una membrana, dette sacchi aeriferi. Questi si incuneano nelle cavità del corpo (vi sono, ad esempio, un sacco aerifero addominale, uno toracico anteriore e uno toracico posteriore) e, a seconda dei movimenti della gabbia toracica dell’animale, possono contrarsi o dilatarsi, creando un flusso d’aria in uscita o in entrata. L’aria penetra dalle narici mediante inspirazione; si diffonde, attraverso la trachea e i due bronchi, nei sacchi posteriori; passa, quindi, nel sistema dei parabronchi, riccamente vascolarizzati, nei quali avvengono gli scambi respiratori. Infine, l’aria passa nei sacchi aeriferi anteriori e, da questi, alla bocca, dalla quale fuoriescono mediante un movimento di compressione della gabbia toracica e l’espirazione.

Nei rettili e nei mammiferi compaiono due polmoni capaci di espandersi e di contrarsi, seguendo i movimenti della gabbia toracica, grazie alla loro struttura spugnosa. L’aspetto spugnoso è dovuto agli alveoli che formano il tessuto polmonare, ossia piccole strutture tondeggianti dotate di una parete estremamente sottile e riccamente vascolarizzati. A livello degli alveoli polmonari avviene lo scambio dei gas respiratori. Nella maggior parte dei rettili, i movimenti della muscolatura intercostale e di quella addominale assicurano l’espansione dei polmoni e il conseguente richiamo di aria dall’esterno attraverso le narici. Nelle tartarughe, che possiedono una gabbia toracica fissa, il flusso di aria in entrata e in uscita è assicurato da alcuni muscoli posti in prossimità degli arti che, contraendosi, aumentano lo spazio a disposizione dei polmoni e, quindi, il richiamo di aria.

La funzione respiratoria può adattarsi, entro certi limiti, a particolari condizioni ambientali o necessità dell’organismo. Ad esempio, una maggiore attività fisica comporta una maggiore richiesta di energia, che si traduce nella necessità per l’organismo di “bruciare” maggiori quantità di ossigeno, mediante la respirazione cellulare; per tale motivo, in tali condizioni si osserva un aumento della ventilazione polmonare, cioè un incremento del numero di inspirazioni ed espirazioni compiute dall’organismo in un certo lasso di tempo.

In particolari ambienti poveri di ossigeno, gli animali sviluppano adattamenti comportamentali o fisiologici atti a ottimizzare la captazione di questo gas. Ad esempio, le popolazioni che vivono sulle Ande, a 3000 metri o più di altitudine, sono caratterizzate da polmoni più voluminosi dei popoli che si trovano a quote più basse, sistemi di capillari più ramificati e un battito cardiaco più rapido di chi vive ad altitudini minori; il sangue contiene il 30% in più di globuli rossi rispetto al valore medio della specie umana, consentendo all’organismo di utilizzare in modo più efficiente la minore quantità di ossigeno a disposizione. Vedi Acclimatazione.

Generalmente i mammiferi acquatici hanno polmoni voluminosi e sistemi vascolari complessi, che contengono un volume sanguigno che può raggiungere, come nel caso di foche e balene, fino al 50% in più, per chilogrammo di peso corporeo, del volume di sangue dell’uomo. Ciò permette a questi animali acquatici di rifornire per molto tempo i loro tessuti di sangue ossigenato, senza dover tornare in superficie per respirare: i cetacei possono, ad esempio, restare immersi per un periodo di tempo variabile, a seconda della specie, tra 15 minuti e più di un’ora, mentre gli elefanti marini possono rimanere sott’acqua per 30 minuti. Il contenuto di ossigeno nel sangue arterioso della foca è pari al 20%; sott’acqua il battito cardiaco di questo animale passa da 150 a 10 battiti al minuto; la foca riemerge in superficie solo quando il livello dell’ossigeno arriva vicino al 2%.