Spiracoli e come aiutano a respirare pesci, balene e insetti

Gli spiracoli sono aperture respiratorie trovate sulla superficie degli insetti, alcuni pesci cartilaginei come alcune specie di squali e razze. Le teste di martello e le chimere non hanno spiracoli. Nel pesce, gli spiracoli sono composti da una coppia di aperture proprio dietro gli occhi del pesce che gli permettono di aspirare acqua ossigenata dall'alto senza doverla penetrare attraverso le branchie. Gli spiracoli si aprono nella bocca del pesce, dove l'acqua viene fatta passare sulle branchie per lo scambio di gas e fuori dal corpo. Gli spiracoli aiutano i pesci a respirare anche quando si trovano sul fondo dell'oceano o quando sono sepolti nella sabbia. 

Evoluzione degli spiracoli

Gli spiracoli si sono probabilmente evoluti dalle aperture delle branchie. Nei primitivi pesci senza mascelle, gli spiracoli erano semplicemente le prime aperture di branchia dietro la bocca. Questa apertura della branchia alla fine si separò mentre la mascella si evolveva dalle strutture tra essa e le altre aperture della branchia. Lo spiracolo rimase come una piccola apertura simile a un buco nella maggior parte dei pesci cartilaginei. Gli spiracoli sono utili per i tipi di raggi che si seppelliscono nel fondo dell'oceano perché consentono loro di respirare senza l'aiuto di branchie esposte.

I pesci ossei primitivi con spiracoli includono lo storione, il pesce palude, i bichir e il celacanto. Gli scienziati credono anche che gli spiracoli siano associati agli organi uditivi delle rane e di alcuni altri anfibi.

Esempi di spiracoli

Le razze meridionali sono animali marini che vivono nella sabbia che usano i loro spiracoli per respirare quando giacciono sul fondo dell'oceano. Spiracoli dietro gli occhi del raggio attingono l'acqua, che viene fatta passare sopra le branchie ed espulsa dalle branchie sul lato inferiore. Pattini, pesci cartilaginei che hanno un corpo piatto e pinne pettorali ad ala attaccate alla testa, e le razze talvolta usano spiracoli come metodo principale di respirazione, portando l'acqua ossigenata nella camera delle branchie dove viene scambiata con l'anidride carbonica.

Gli squali angelo sono squali grandi e corposi che si seppelliscono nella sabbia e respirano attraverso i loro spiracoli. Rimangono in attesa, mimetizzati, pesci, crostacei e molluschi e poi si lanciano per colpirli e ucciderli con le mascelle. Pompando acqua attraverso i loro spiracoli e fuori attraverso le branchie, questi squali possono assorbire ossigeno ed eliminare l'anidride carbonica senza nuotare costantemente, come devono fare più squali mobili.

Insetti e Animali Con Spiracoli

Gli insetti hanno spiracoli, che permettono all'aria di muoversi nel loro sistema tracheale. Poiché gli insetti non hanno i polmoni, usano spiracoli per scambiare ossigeno e anidride carbonica con l'aria esterna. Gli insetti aprono e chiudono i loro spiracoli attraverso contrazioni muscolari. Le molecole di ossigeno viaggiano quindi attraverso il sistema tracheale dell'insetto. Ogni tubo tracheale termina con un tracheolo, in cui l'ossigeno si dissolve nel liquido tracheolo. The O₂ quindi si diffonde nelle cellule.

Lo sfiatatoio della balena è talvolta chiamato anche uno spiracolo nei testi più antichi. Le balene usano le loro buche per aspirare l'aria e dissipare l'anidride carbonica quando affiorano in superficie. Le balene hanno polmoni come altri mammiferi piuttosto che branchie come i pesci. Devono respirare aria, non acqua.