Come respirano i cavallucci marini?

Sebbene i cavallucci marini possano sembrare molto diversi dagli altri tipi di pesci, sono semplicemente un genere di pesci ossei con una postura di nuoto eretta. I cavallucci marini appartengono alla stessa classe, Actinopterigi, del salmone, del tonno e di altre specie familiari. Come questi pesci, i cavallucci marini assorbono l'ossigeno dall'acqua utilizzando delicate membrane epidermiche note come branchie.

Una struttura ossea nota come opercolo copre le branchie della maggior parte delle specie di pesci, lasciando aperture a forma di mezzaluna ai lati della testa. Nel cavalluccio marino, questa struttura è ridotta a una stretta apertura situata nella parte posteriore della testa. Gli ittiologi non comprendono appieno lo scopo di questa modifica evolutiva, ma credono che sia correlata al caratteristico muso allungato del pesce.

Anche le branchie di cavalluccio marino hanno una struttura interna distintiva. La struttura branchiale comune tra i pesci ossei coinvolge quattro archi branchiali su ciascun lato, disposti in modo ordinato lungo filamenti cartilaginei. Le branchie di cavalluccio marino si presentano in uno schema apparentemente casuale a ciuffi, forse come adattamento alla struttura della testa modificata e alla ridotta apertura opercolare.

Un piccolo gambo sormontato da una sfera di tessuto costituisce ogni ciuffo all'interno delle branchie di un cavalluccio marino. Questi cespi sono le lamelle, un tipo di epitelio specializzato. Una fitta rete di vasi sanguigni attraversa le lamelle, consentendo all'ossigeno e all'anidride carbonica di diffondersi attraverso le sottili membrane tra il flusso sanguigno del cavalluccio marino e l'acqua circostante. Ciò consente al cavalluccio marino di assorbire ossigeno ed eliminare l'anidride carbonica.

All'interno delle lamelle, il sangue scorre attraverso la rete capillare opposta al flusso naturale dell'acqua dalla bocca all'opercolo. Conosciuto come flusso controcorrente, questa disposizione aumenta il potenziale di scambio di gas, consentendo al cavalluccio marino di estrarre la massima quantità possibile di ossigeno dall'acqua.

La respirazione del cavalluccio marino avviene per diffusione passiva. La diffusione passiva si verifica quando le sostanze si muovono attraverso una membrana da regioni a bassa concentrazione a regioni ad alta concentrazione. Quando c'è più ossigeno nell'acqua circostante che nel sangue del cavalluccio marino, le molecole di ossigeno passeranno naturalmente dall'acqua al flusso sanguigno del cavalluccio marino. Allo stesso modo, l'anidride carbonica si diffonde dal flusso sanguigno nell'acqua circostante. Questo meccanismo consente al cavalluccio marino di estrarre ossigeno dal suo ambiente e smaltire i gas di scarico.