Perchè i pesci riescono a respirare nell’acqua dove devono estrarre l’ossigeno e invece muoiono quando si trovano all’aria dove l’ossigeno è molto più fruibile?

I pesci sono vertebrati acquatici e come tali possiedono strutture specializzate per gli scambi gassosi con l’ambiente acquatico che li circonda.

Aria e acqua, infatti, possiedono caratteristiche fisico-chimiche molto diverse e quindi gli apparati respiratori si sono adattati a questi due diversi mezzi. La differenza principale si riscontra nella concentrazione dell’ossigeno, nella viscosità e nella densità. L’aria normale contiene circa il 21% di ossigeno, ma per la maggior parte (79%)è cotituita da azoto. L’acqua contiene, per unità di volume, una quantità di ossigeno minore dell’aria, ma la concentrazione dell’ossigeno disciolto è fortemente dipendente dalla temperatura dell’acqua, dalla sua pressione e dalla salinità (cioè la concentrazione di sali).

La concentrazione di ossigeno infatti diminuisce con l’aumentare della temperatura, anche se non in proporzione lineare, e con il diminuire della pressione. Quest’ultimo punto si applica sia per il mezzo acquoso che per l’aria. Infine la solubilità dell’ossigeno in acqua diminuisce rapidamente all’aumentare della salinità, ciò significa che l’acqua di mare contiene meno ossigeno di quella dolce, a parità di temperatura e pressione.

Pochi altri fattori sono importanti per la respirazione degli animali acquatici. La viscosità dell’acqua è 100 volte maggiore di quella dell’aria, ciò significa che i movimenti respiratori richiedono molta più energia in acqua che in ambiente subaereo.

D’altra parte l’efficienza di estrazione dell’ossigeno è molto più efficiente nei pesci, riducendo la quantità di acqua che è necessario far fluire attraverso le branchie. I pesci estraggono l’80% dell’ossigeno dall’acqua mentre l’uomo, ad esempio, assorbe solo il 25% dell’ossigeno totale presente nell’aria inalata.

Meccanismo degli scambi gassosi a livello delle lamelle secondarie delle branchie. Da:  www.fishdoc.co.uk/water/open_systems.htm

Quando un pesce si ritrova per qualche motivo in ambiente subaereo, i principali problemi gli derivano non tanto dalla mancanza di scambi gassosi, quanto dalla disidratazione.

In ambiente acquatico, infatti, l’idratazione dell’organismo viene mantenuta costante grazie a meccanismi differenti a seconda se ci troviamo di fronte a un organismo ipo o ipertonico rispetto all’ambiente che lo circonda. Se l’organismo è ipotonico, è il caso dei teleostei marini, il problema principale sarà quello di non permettere la fuoriuscita dell’acqua per osmosi e l’eliminazione dei sali in eccesso ingeriti. Al contrario un pesce iperosmotico rispetto all’ambiente, ad esempio i teleostei di acqua dolce, dovranno impedire l’ingresso per osmosi dell’acqua e assorbire i sali necessari dall’ambiente.

I pesci quindi non possiedono strutture che li preservino dalla disidratazione in ambiente subaereo. In particolare mancano di strutture quali la pelle cheratinizzata (e quindi impermeabile).

Schema generale dell’apparato tegumentario dei pesci. Da:   http://vet.osu.edu/assets/courses/vm608/anatomy/anatomy.html

In ambiente subaereo quindi la principale causa di morte per un pesce è la disidratazione generale corporea e in particolare la disidratazione delle mucose. L’epitelio branchiale, ad esempio, perde rapidamente la propria idratazione e quindi l’ossigeno presente nell’aria non riesce più a sciogliersi per effettuare il passaggio dall’ambiente al sangue.

Un link su anatomia e fisiologia dei pesci