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Embora os cavalos-marinhos possam parecer muito diferentes de outros tipos de peixes, eles são simplesmente um gênero de peixes ósseos com uma postura de natação vertical. Os cavalos-marinhos pertencem à mesma classe, Actinopterygii, como salmão, atum e outras espécies familiares. Como esses peixes, os cavalos-marinhos absorvem o oxigênio da água usando delicadas membranas epidérmicas conhecidas como brânquias.
O operculum
Uma estrutura óssea conhecida como opérculo cobre as brânquias da maioria das espécies de peixes, deixando aberturas em forma de crescente nas laterais da cabeça. No cavalo marinho, essa estrutura é reduzida a uma abertura estreita localizada na parte de trás da cabeça. Os ictiologistas não compreendem completamente o objetivo dessa modificação evolutiva, mas acreditam que ela esteja relacionada ao focinho alongado característico dos peixes.
Brânquias adornadas
As brânquias dos cavalos-marinhos também possuem uma estrutura interna distinta. A estrutura branquial comum entre os peixes ósseos envolve quatro arcos branquiais de cada lado, dispostos de maneira ordenada ao longo de filamentos cartilaginosos. As brânquias dos cavalos-marinhos ocorrem em um padrão adornado aparentemente aleatório, possivelmente como uma adaptação à estrutura da cabeça modificada e à abertura opercular reduzida.
As lamelas
Um pequeno caule encimado por uma esfera de tecido compõe cada tufo dentro de uma guelra de cavalos-marinhos. Esses tufos são as lamelas, um tipo de epitélio especializado. Uma densa rede de vasos sanguíneos percorre as lamelas, permitindo que o oxigênio e o dióxido de carbono se difundam através das membranas finas entre a corrente sanguínea dos cavalos-marinhos e a água circundante. Isso permite que o cavalo marinho absorva oxigênio e se livre do dióxido de carbono.
Direção do fluxo sanguíneo
Dentro das lamelas, o sangue flui através da rede capilar oposta ao fluxo natural de água da boca para o opérculo. Conhecido como fluxo em contracorrente, esse arranjo aumenta o potencial de troca de gases, permitindo que o cavalo marinho extraia a quantidade máxima possível de oxigênio da água.
Respiração do cavalo marinho
A respiração do cavalo marinho ocorre por difusão passiva. A difusão passiva ocorre quando substâncias se movem através de uma membrana de regiões de baixa concentração para regiões de alta concentração. Quando há mais oxigênio na água circundante do que no sangue dos cavalos-marinhos, as moléculas de oxigênio naturalmente passam da água para a corrente sanguínea dos cavalos-marinhos. Da mesma forma, o dióxido de carbono se difunde da corrente sanguínea para a água circundante. Esse mecanismo permite que o cavalo marinho extraia oxigênio do ambiente e descarte os gases residuais.