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Los animales unicelulares pueden efectuar el intercambio de gases mediante procesos de difusión a través de la membrana celular, pero los organismos pluricelulares handebido desarrollar otras formas para resolver el intercambio de gases. Por ejemplo, las esponjas y medusas que carecen una superficie especializada lo llevan a cabo a través delos tegumentos, otros organismos tienen cuerpos muy pequeños, aplanados o tubulares lo que favorece el intercambio por la superficie corporal como en los gusanos planos.Las superficies respiratorias especializadas, incrementan el área de intercambios y están cubiertos por delgadas capas de epitelio que requiere estar húmedo ya que los gasesdeben estar disueltos para poderse intercambiar.
Las principales modificaciones en el diseño de los órganos respiratorios se han producido durante el proceso de la evoluciónfavoreciendo la difusión de los gases más importantes.
En los órganos respiratorios el flujo sanguíneo y la ventilaciónse encuentran relacionadas. La orientación delflujo sanguíneo y del respiratorio optimiza el intercambio de gases. Hay tres modelos básicos:
1.- Intercambio por contracorrientes (branquias): el agua traviesa las lamelassecundarias en una dirección mientras que la sangre fluye por los capilares en dirección contraria, de manera que se mantienen los gradientes de presión parcial de los gases.2.-Intercambio por corrientes cruzadas (pulmones de aves): El flujo de l aire y de la sangre se cruzan oblicuamente en lugar de seguir direcciones paralelas. Los capilaressanguineos están dispuestas en series paralelas de manera que en cada uno de los capilares se mantienen los gradientes de presión de los gases, conforme se van cruzando