Cele Lamelele sunt respiratorii interne sau externe organe care permit multe animale acvatice, în special pești , pentru a respira prin extragerea oxigenului din apa . Cuvântul „branhiile“, de sex feminin, este derivat din greaca veche βράγχια , prin latină branhiile utilizat de Columela .
Brăncile sunt evaginații tisulare vascularizate care formează o suprafață de schimb respirator. Acestea constituie principala suprafață specializată de schimb de gaze la animalele acvatice.
Brăncile nevertebratelor ( moluște , anelide , anumite larve de insecte ) provin din pliurile ectodermului, în timp ce branhiile Cordatelor (inclusiv vertebratele ) sunt formate în principal din endoderm și, prin urmare, nu sunt structuri omoloage. Unele vertebrate au, totuși, branhii externe exclusiv din ectoderm (în cazul primei generații de branhii de mormoloci de amfibieni ) și unele specii de salamandre adulte, axolotl , sirena sau cățelușul de noroi . Lamelele sunt formate din arce branhiale ( omoloagă cu arce faringiene la om) , pe care sunt inserate lame branhiale (rânduri de filamente).
Pe lângă rolul lor fundamental în respirație , branhiile sunt folosite pentru a prinde alimente, în special la filtrarea animalelor microfage ( midii , ascidiene etc.) și pentru a regla concentrația ionică a mediului interior (la pești).
Există patru branhii sub fiecare opercul într-un pește. O branhie este alcătuită dintr-un os (arc ramificat) pe care sunt inserate două lame branhiale formate din filamente fine (aproximativ 200 pe lamă, deci 400 pe branhie). Fiecare filament este irigat foarte bogat și sângele este separat de apă doar cu câțiva micrometri, sau chiar mai puțin de un micrometru .
Brăncile funcționează parțial comparabil cu plămânii , în măsura în care constituie o suprafață de schimb, foarte extinsă într-un volum mic datorită formei lor; membrana acționează ca un filtru care permite trecerea oxigenului (spre interiorul corpului) și a dioxidului de carbon (spre exterior).
În Pești, apa intră prin gură și iese prin branhii, un flux suficient de apă fiind creat de mișcarea animalului și de mișcările de pompare ale gurii sau ale mușchilor operculari (Notă: la speciile cu branhii externe, doar mișcarea a corpului permite crearea mișcării apei). În treacăt, sângele a captat (o parte) oxigenul dizolvat în apă și a respins dioxidul de carbon dizolvat anterior în sânge, prin difuzie osmotică .
Această analogie între plămâni și branhii poate fi ilustrată de cazul unui om care se îneacă: plămânii pot filtra oxigenul din apă, dar sistemul nostru respirator nu poate pompa apa suficient de repede pentru a reînnoi eficient apa. Animalele cu branhii au organe care funcționează, nu ca un sac, ci ca un tunel sau chiar ca un copac în vânt (branhii exterioare), care permite apei să circule destul de repede.
Pentru a-și îndeplini funcția de suprafață de schimb, branhiile sunt irigate abundent cu sânge. În Pești, acest sânge provine din inimă trecând prin arcurile aortice (4 la număr în Teleoste și, de asemenea, mormoloci amfibieni).
Din punctul de vedere al evoluției vieții, plămânii nu sunt considerați o evoluție a branhiilor (una dintre ipoteze fusese că branhiile deveniseră interne și invaginate, adică o singură deschidere). Orificiul branchial a devenit unul dintre organele auzului .
Apa, ca și aerul, este un fluid în care există oxigen, dar în cantitate mai mică: o membrană pulmonară trebuie să filtreze aproximativ 25 de litri de aer pentru a extrage un litru de oxigen (randamentul este modest, l aerul conținând 21% oxigen), dar branhiile trebuie să vadă de la 300 la 500 de litri de apă pentru a obține aceeași cantitate. Pe de altă parte, apa este de 800 de ori mai densă decât aerul și de 60 de ori mai vâscoasă. Prin urmare, sistemul branhial permite trecerea unui maxim de lichid într-o direcție cu un efort muscular minim (necesită oxigen).
La pești ca la nevertebratele bivalve (de exemplu, stridiile din genul Crassostrea ), branhiile sunt protejate de sistemul imunitar, dar sunt, de asemenea, un loc de parazitoză de către diferiți microbi, ciuperci acvatice (de exemplu, microsporidii ) sau nevertebrate care profită de sângele de proximitate și dificultate pentru pești să-i curețe mecanic. Unii pești mai curați curăță branhiile altor pești.
Poluarea termică tinde să scadă nivelul de oxigen din apă, iar mai multe tipuri de poluare chimică pot afecta branhiile și funcțiile acestora. De exemplu, branhii de trei pești de apă dulce ( știucă , știucă biban si somn ) expus apei poluate din Timiș , afluent al Dunării (situată în Serbia ) a arătat moderată până la intens histopatologice modificări . Cele mai frecvente „progresiva“ prejudiciul este hiperplazia a branhial epiteliului . Tulburările circulatorii apar frecvent, luând de obicei forma hiperemiei . Modificările au fost mai puține pentru știucă și mai intense pentru somn (P <0,05). Modificarea regresivă (eroziunea epiteliului) a fost cea mai marcată la știuca (p <0,001). Acest experiment a arătat că branhiile a trei specii de prădători care trăiesc în aceleași ape reacționează foarte diferit la același cocktail de poluanți, ceea ce sugerează mecanisme ecotoxice ușor diferite în funcție de specie; care ar trebui să fie luate în considerare pentru a limita părtinirea în studiile ecotoxicologice .
Unii pești (pești de trunchi ) sunt capabili să-și umfle camera brahială cu apă și să-și țină respirația câteva minute. Când golesc această apă, se dezumflă, pierzând 20-30% din volumul lor aparent.
Domeniul biomimeticii este preocupat de branhii care au calități sau potențial excepțional în ceea ce privește filtrarea, autocurățarea, schimburile chimice, gazoase, termice și de filtrare . Cercetătorii încearcă în special să producă branhii artificiale care să permită scafandrilor să beneficieze direct de oxigenul dizolvat din apă, fără sticle.