Los invertebrados son un grupo muy diverso, mucho más que el relativamente pequeño grupo conocido como vertebrados. En consecuencia, los invertebrados tienen una enorme diversidad de estilos de vida y planes corporales. Consideremos (por ahora) sólo los invertebrados que respiran aire (y dejemos temporalmente de lado a los que obtienen el oxígeno del agua).
Algunos invertebrados tienen pulmones, aunque son bastante diferentes de los pulmones de los vertebrados. Muchos caracoles tienen un pulmón bien vascularizado derivado del manto (ese es el tejido que hace la cavidad del cuerpo y rodea los órganos internos; también segrega la concha). El manto forma una bolsa de paredes finas que se abre al exterior. El aire entra en la bolsa y el oxígeno se difunde en la sangre. Pero, a diferencia de los vertebrados, la sangre no está contenida en los vasos sanguíneos (como los capilares), sino que llena los espacios de la cavidad corporal. En estos caracoles (y en la mayoría de los moluscos), el oxígeno es transportado en solución (no en las células sanguíneas) por moléculas de hemocianina que contienen cobre (en contraste con la hemoglobina que contiene hierro de los vertebrados); la sangre es azulada cuando se oxigena. Esta disposición es común entre los caracoles terrestres y algunos caracoles de agua dulce que salen a la superficie para tomar aire, y también se da en unas pocas especies marinas intermareales o de estuario.
Los cangrejos terrestres tienen una especie de pulmón, formado por una cámara branquial modificada. Las branquias funcionales son rudimentarias o están ausentes. El cangrejo de los cocos es un ejemplo: este enorme cangrejo está emparentado con los cangrejos ermitaños, pero es terrestre y utiliza pulmones para respirar. La mayoría de los artrópodos terrestres (cangrejos, arañas, insectos, etc.) tienen alguna forma de hemocianina en la sangre. Sin embargo, las larvas de ciertos mosquitos, a veces conocidos como gusanos de la sangre, son excepcionales, ya que capturan el oxígeno con un tipo de hemoglobina (por eso son de color rojo).
La mayoría de las arañas tienen unas estructuras denominadas «pulmones de libro», pero son muy diferentes a los pulmones de los vertebrados o de los caracoles o cangrejos terrestres. Se abren al exterior por debajo de la parte delantera del abdomen y consisten en un conjunto de sacos, cada uno de los cuales contiene filas paralelas de finas láminas llenas de sangre separadas por pasajes de aire (¿como las hojas de un libro?). El intercambio de gases se produce allí, pero además, las arañas también tienen «tráqueas», que se abren al exterior a través de un espiráculo; son tubos reforzados llenos de aire que se ramifican a través del cuerpo.
Los insectos que respiran por el aire generalmente dependen de un sistema traqueal para suministrar oxígeno a las células. Los espiráculos en el esqueleto externo conducen a «árboles» ramificados de tráqueas cada vez más pequeñas; las más pequeñas llegan a las células individuales (como en las arañas también). Por las tráqueas entra el oxígeno y sale el dióxido de carbono. Aunque el sistema traqueal se complementa ligeramente con la sangre que se mueve en la cavidad corporal (no en los vasos sanguíneos), la función principal de la sangre de los insectos no es respiratoria; sirve principalmente para trasladar los alimentos desde el tracto digestivo y los productos de desecho a los órganos excretores, así como las hormonas a tejidos concretos.
Algunos insectos acuáticos también respiran aire. Por ejemplo, los gusanos de cola de rata son las larvas acuáticas de ciertas moscas voladoras (también conocidas como moscas de las flores) que polinizan las flores. Una larva sumergida tiene un tubo en el extremo de su abdomen que llega hasta la superficie del agua, donde el aire puede entrar en el tubo. Algunas larvas de mosquitos acuáticos también lo hacen. Los naturalistas a veces comparan este hábito con el buceo.
Otros insectos acuáticos toman aire con ellos cuando se sumergen. Los adultos de escarabajos buceadores depredadores tienen espiráculos en el abdomen bajo las puntas de las cubiertas de las alas. Un adulto puede descansar en la superficie con la cabeza hacia abajo y levantar las cubiertas de las alas para exponer los espiráculos al aire, y así respirar aire mientras descansa allí. Cuando se sumerge, puede almacenar aire bajo las cubiertas de las alas. Las barcas de agua tienen la parte inferior cubierta de densos pelos que no se mojan y que atrapan una lámina de agua contra los espiráculos del abdomen. Estos depósitos de aire atrapado pueden intercambiar gases con el agua y así reponer el suministro inicial de oxígeno.
Los invertebrados terrestres extremadamente pequeños no tienen sistemas respiratorios especiales en absoluto. Son tan pequeños que hay mucha superficie en relación con el volumen del cuerpo, y el oxígeno y el dióxido de carbono simplemente se difunden a través de la cubierta exterior. Del mismo modo, las lombrices de tierra, con su forma alargada y delgada y mucha superficie por unidad de volumen, simplemente realizan el intercambio de gases a través de su piel húmeda.
– Mary F. Willson es profesora jubilada de ecología. «On The Trails» es una columna semanal que aparece todos los miércoles.