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Per respirare sott'acqua, i pesci devono estrarre ossigeno disciolto dall'acqua. Lo fanno usando le loro branchie. L'acqua entra nella bocca del pesce e quindi il pesce forza l'acqua attraverso le sue branchie, oltre molti piccoli vasi sanguigni e fuori dalle fessure delle branchie. Le branchie prendono l'ossigeno dall'acqua e permettono all'acqua di eliminare l'anidride carbonica e l'ammoniaca dai vasi sanguigni delle branchie. I filamenti di branchia sono la parte rossa e carnosa delle branchie; prendono ossigeno nel sangue. Ogni filamento ha migliaia di rami sottili (lamelle) che sono esposti all'acqua. I rami contengono capillari sanguigni sotto un sottile epitelio che separa il sangue dall'acqua, permettendo all'ossigeno e all'anidride carbonica di passare facilmente.
Tuttavia, non tutti i pesci si affidano completamente alle branchie per respirare. Alcune specie di pesci assorbono gran parte del loro ossigeno necessario attraverso la pelle, in particolare quando sono giovani. Altri hanno polmoni o altre camere d'aria accessorie che si sono sviluppate per respirare aria dalla superficie dell'acqua e queste specie di pesci potrebbero annegare se non hanno accesso alla superficie dell'acqua.
Gill Filaments
I filamenti di branchia nei pesci hanno funzioni come i polmoni nelle persone: è l'organo responsabile dell'assorbimento di ossigeno e dell'espulsione di anidride carbonica. Le branchie regolano anche i livelli di ioni minerali e il pH del sangue, oltre ad essere il sito principale dell'escrezione di rifiuti azotati, sotto forma di ammoniaca.
I filamenti di branchia dei pesci ossei sono anche chiamati "lamelle primarie". Sono strutture complesse che hanno una grande superficie. Le "lamelle secondarie" più piccole sono derivati dei filamenti primari. Le lamelle secondarie contengono piccoli capillari sanguigni e il sangue scorre nella direzione opposta dell'acqua. Di conseguenza, l'acqua che scorre accanto alle lamelle secondarie ha sempre una concentrazione di ossigeno superiore a quella nel sangue, quindi l'ossigeno viene assorbito per tutta la lunghezza delle lamelle secondarie. In questo modo anche l'anidride carbonica viene passivamente diffusa dal sangue nell'acqua.
I pesci che nuotano attivamente hanno filamenti di branchia altamente sviluppati per massimizzare l'assorbimento di ossigeno. I pesci sedentari che vivono sul fondo di solito hanno filamenti di branchia che assorbono volumi più piccoli, poiché sono meno attivi e non usano l'ossigeno più rapidamente.
Gill Arches
La maggior parte dei pesci ha tre o più archi di branchia su ciascun lato del corpo. Sostengono i filamenti di branchia e sono cartilaginei o ossuti e hanno la forma di un boomerang. Ogni arco di branchia è costituito da un arto superiore e uno inferiore che è unito nella parte posteriore. Filamenti di branchia e rastrelliere di branchia sono attaccati agli archi di branchia.
Gli archi di branchia offrono supporto per le branchie e i vasi sanguigni. Le arterie che entrano nelle branchie portano il sangue con un basso livello di ossigeno e un'alta concentrazione di rifiuti. Le arterie che escono dalle branchie contengono sangue con pochi rifiuti ricchi di ossigeno.
Gill Rakers
I rastrellatori di branchie sono proiezioni ossee che aiutano l'alimentazione del pesce. Indicano in avanti e verso l'interno dalle arcate delle branchie. Il loro numero e la loro forma variano in base alla dieta del pesce: rastrelliere di branchie ampiamente distanziate sono evidenti sui pesci che mangiano grandi prede, come altri pesci, che impediscono all'oggetto di preda di liberarsi e fuggire tra le branchie. Un numero maggiore di rastrelliere più sottili e più lunghe si vede sui pesci che mangiano prede più piccole. Specie che consumano plancton e minuscole sostanze sospese nei rastrellieri di branchie per sport acquatici che sono estremamente lunghe e sottili. Alcuni pesci ne hanno più di 150 sull'arco inferiore, che aiutano a raccogliere particelle di cibo nella gola che possono essere ingerite, mentre l'acqua viene fatta passare attraverso le fessure della branchia.
