Los ciclos de intercambio de gases discontinuos (DGC) , también llamados ventilación discontinua o ciclos de ventilación discontinuos , siguen uno de varios patrones de intercambio de gases de artrópodos que se han documentado principalmente en insectos ; ocurren cuando el insecto está en reposo. Durante la DGC, la absorción de oxígeno (O 2 ) y la liberación de dióxido de carbono (CO 2 ) de todo el insecto siguen un patrón cíclico caracterizado por períodos de poca o ninguna liberación de CO 2 al ambiente externo. [1]El intercambio de gases discontinuo se define tradicionalmente en tres fases, cuyos nombres reflejan el comportamiento de los espiráculos : la fase cerrada, la fase de aleteo y la fase abierta. [2]
Hasta hace poco, se creía que la respiración de los insectos se producía enteramente por simple difusión . Se creía que el aire entraba en las tráqueas a través de los espiráculos y se difundía a través del sistema traqueal hasta las traqueolas , tras lo cual se administraba O 2 a las células . Sin embargo, incluso en reposo, los insectos muestran una amplia variedad de patrones de intercambio de gases , que van desde la ventilación continua en gran medida difusiva hasta la respiración cíclica, de los cuales los ciclos discontinuos de intercambio de gases son los más llamativos. [3]
Se han descrito ciclos discontinuos de intercambio de gases en más de 50 especies de insectos , la mayoría de los cuales son grandes escarabajos (orden Coleoptera ) o mariposas o polillas (orden Lepidoptera ). [2] Como los ciclos han evolucionado más de una vez dentro de los insectos , es probable que los ciclos de intercambio de gases discontinuos sean adaptativos , pero los mecanismos y la importancia de su evolución están actualmente en debate. [2]
Los ciclos discontinuos de intercambio de gases se caracterizan por un patrón repetitivo de tres fases. Estas fases se nombran de acuerdo con el comportamiento de los espiráculos y se identifican más comúnmente por su salida de CO 2 , que se observa principalmente mediante respirometría de flujo abierto . [2]
Durante la fase cerrada de los ciclos discontinuos de intercambio de gases, los músculos del espiráculo se contraen, lo que hace que los espiráculos se cierren herméticamente. Al inicio de la fase cerrada, la presión parcial tanto de O 2 como de CO 2 es cercana a la del ambiente externo, pero el cierre de los espiráculos reduce drásticamente la capacidad de intercambio de gases con el ambiente externo. [2] Independientemente de los ciclos de ventilación de los insectos, que pueden ser discontinuos, la respiración celular a nivel de todo el animal continúa a un ritmo constante. [1] Como O 2se consume, su presión parcial disminuye dentro del sistema traqueal. Por el contrario, como el CO 2 es producido por las células , se almacena en la hemolinfa en lugar de exportarse al sistema traqueal . [1] Este desajuste entre el consumo de O 2 y la producción de CO 2 dentro del sistema traqueal conduce a una presión negativa dentro del sistema en relación con el ambiente externo. Una vez que la presión parcial de O 2 en el sistema traqueal cae por debajo de un límite inferior, la actividad en elEl sistema nervioso provoca el inicio de la fase de aleteo. [2]