miniatura|upright=2.4|Esquema del sistema respiratori humà. El sistema respiratori és el sistema biològic de qualsevol organisme que està implicat en l'acte de la respiració. La funció principal del sistema respiratori és obtenir gasos del medi i transportar-los als teixits que formen l'organisme via els alvèols pulmonars, així com la posterior expulsió del cos dels gasos que no necessita. Habitualment l'utilitzen per agafar oxigen de l'aire i expulsar el diòxid de carboni acumulat a l'organisme. En els peixos es realitza el mateix procés però sota l'aigua. En les plantes s'absorbeix diòxid de carboni i expulsa oxigen durant el procés de la fotosíntesi.
El sistema respiratori és responsable de fer possible el mecanisme de la respiració i, en general, es poden considerar quatre fases: La inspiració o inhalació que comporta l'entrada d'aire i oxigen cap als alvèols pulmonars. El procés de bescanvi d'oxigen i diòxid de carboni entre els alvèols pulmonars i la sang. L'expiració o exhalació consistent en la sortida de l'aire des dels alvèols pulmonars cap a l'exterior, amb l'eliminació de diòxid de carboni. Bescanvi de O₂ i CO₂ entre les cèl·lules i la sang.
Segons el tipus d'organisme varia l'espai en el que es realitza l'intercanvi, generalment entre els alvèols i els capil·lars; varia l'anatomia o estructura del sistema d'intercanvi, i la utilització fisiològica dels gasos que participen de l'intercanvi. Alguns tipus d'animals, com els insectes, tenen sistemes respiratoris amb característiques anatòmiques molt simples. En els amfibis, fins i tot en la pell té un paper fonamental en l'intercanvi de gasos. En els éssers humans i en altres mamífers, per exemple, les característiques anatòmiques del sistema respiratori són les vies respiratòries, els pulmons i els músculs respiratoris. Les molècules d'oxigen i diòxid de carboni s'intercanvien passivament, per difusió, entre els gasos extern de l'entorn i la sang. Aquest procés d'intercanvi es produeix a la regió alveolar dels pulmons.
Les plantes també tenen un sistema respiratori, però la direcció d'intercanvi de gasos pot ser oposada a la dels animals. El sistema respiratori de les plantes també inclou determinades característiques anatòmiques, com els forats de la part inferior de les fulles coneguts com a estomes.
En els vertebrats Mamífers miniatura|Pulmons de porc Per als mamífers, com en qualsevol animal, la respiració és essencial. L'intercanvi gasos es produeix a la zona alveolar, que en els humans té una superfície mitjana d'entre 50 i 100 metres quadrats i en la que s'hi enquibeixen al voltant de 300 milions d'alvèols en un volum proper als 4 litres. Els glòbuls vermells de la sang porten oxigen (O₂) als teixits i extreuen el diòxid de carboni (CO₂). Als pulmons aquests glòbuls vermells descarreguen CO₂ a l'aire i d'ell agafen una nova càrrega d'O₂ en un procés que es coneix amb el nom d'hematosi.
El sistema respiratori també es pot dividir en fisiològics, o funcionals, les zones. Aquests inclouen la realització de la zona (la regió per al transport de gas des de l'exterior a l'atmosfera just per sobre dels alvèols), la zona de transició, i la zona respiratòria (alveolar regió on es produeix l'intercanvi de gasos).
Com a exemple d'algunes especificitats que indiquen la variabilitat existent també dins dels mamífers, cal destacar: Els cavalls estan obligats a respirar pels orificis nasals. És a dir, que són diferents de molts altres mamífers i no tenen l'opció de respirar per la boca. L'elefant és l'únic mamífer conegut que no té espai pleural. Per contra, la pleura parietal i visceral es compon tant de teixit conjuntiu dens i se s'uneix als altres teixits a través del teixit solt. Aquesta falta d'un espai pleural, juntament amb una membrana particularment gruixuda; es creu que són adaptacions evolutives que permeten que l'elefant romangui sota l'aigua durant llargs períodes, mentre que la respiració a través del seu tronc sorgeix com un snorkel.
Els teràpsids (avantpassats directes dels mamífers) tenien les potes anteriors agrupades i les potes posteriors semierectes. Això suggereix que la restricció de Carrier hauria fet que fos bastant difícil per ells moure's i respirar alhora, però no tan difícil com ho és per animals com ara les sargantanes, que tenen potes completament agrupades. Tanmateix, els cinodonts tenien plaques costals que rigidificaven la caixa toràcica i haurien pogut reduir la flexió lateral del tronc durant el moviment, facilitant una mica respiració quan es movien. Això suggereix que els teràpsids avançats eren significativament menys actius que els mamífers moderns de mida similar i, per tant, que podrien haver tingut un metabolisme més lent.
miniatura|Segments del tracte respiratori humà
Segments En aquests organismes, el sistema respiratori es pot subdividir:
Tracte respiratori superior O vies respiratòries superiors, es compon de les fosses nasals (nas), la faringe i la laringe. L'especialitat mèdica que se n'ocupa és l'otorrinolaringologia.
Tracte respiratori inferior O vies respiratòries inferiors, es compon de la tràquea, els bronquis principals i els pulmons. L'especialitat mèdica que se n'ocupa és l'pneumologia.
Aus miniatura|L'aire flueix de dreta (posterior) a esquerra (anterior) a través dels pulmons tant durant la inhalació com l'exhalació. Clau per entendre el sistema respiratori del Xoriguer comú: 1) Sac aeri cervical. 2) Sac aeri clavicular. 3) Sac aeri cranial toràcic. 4) Sac aeri caudal toràcic. 5) Sac aeri abdominal (diverticles cap a la cintura pelviana). 6) Pulmó. 7) Tràquea. Els ocells tenen un dels aparells respiratoris més complexos de tots els grups d'animals. A causa de l'alt ritme metabòlic requerit pel vol, les aus tenen una alta demanda d'oxigen. El desenvolupament d'un sistema respiratori eficient va permetre l'evolució del vol en les aus. Les aus ventilen els seus pulmons per mitjà de sacs aeris, estructures que només tenen les aus i, per tant, potser també la tenien els dinosaures. Aquests sacs no tenen un paper en l'intercanvi de gasos, però emmagatzemen aire i actuen com a manxes, permetent als pulmons mantenir un volum fix d'aire fresc constantment fluint en el seu interior.
El sistema respiratori de les aus difereix significativament de la que es troba en els mamífers, amb característiques anatòmiques úniques, com els sacs aeris mencionats. Els pulmons de les aus també no tenen la capacitat per inflar-se, ja que manquen d'una membrana i una cavitat pleural. L'intercanvi de gasos en les aus es produeix entre els capil·lars sanguinis i els capil·lars aeris, en lloc de realitzar-se als alvèols.Pulmons de les aus a trc.ucdavis.edu (en anglès) A les aus també els manca el diafragma; tota la cavitat del cos actua com una manxa per moure l'aire a través dels pulmons.
Durant la inhalació, un 75% de l'aire fresc passa de llarg dels pulmons i flueix directament dins un sac aeri que s'estén des dels pulmons i es connecta amb espais aeris dins els ossos i els omple d'aire. L'altre 25% de l'aire va directament als pulmons. Quan l'ocell exhala, l'aire utilitzat surt dels pulmons i l'aire fresc emmagatzemat dins el sac aeri posterior és simultàniament forçat cap als pulmons. Així doncs, els pulmons d'un ocell reben un subministrament constant d'aire fresc tant durant la inhalació com l'exhalació.
Altres vertebrats L'estructura anatòmica dels pulmons és menys complexa en els rèptils que en els mamífers. Els rèptils amb què no tenen l'àmplia estructura d'arbre de les vies respiratòries de mamífers es troben en els pulmons. L'intercanvi de gasos en els rèptils encara es produeix en els alvèols, però.Britannica On-line Encyclopedia
Tots els rèptils utilitzen pulmons per a respirar, i normalment no tenen una respiració cutània (sols present en les tortugues). La ventilació pulmonar s'aconsegueix de forma diferent en cada grup principal de rèptils. En els squamata, els pulmons són ventilats quasi exclusivament per mitjà de la musculatura axial. Aquesta és la mateixa musculatura que usen per moure's. A causa d'aquest constrenyiment, molts dels squamata estan forçats a aguantar la respiració durant esforços intensos. Alguns, tanmateix, hi han trobat una solució. Els varànids i algunes altres espècies de llangardaix utilitzen la respiració bucal com un complement de la respiració axial. Això permet als animals omplir completament llurs pulmons durant esforços intensos i, per tant, són aeròbicament actius durant molt de temps. Els llangardaixos tegu tenen un protodiafragma que separa la cavitat pulmonar de la cavitat visceral. Tot i que no és capaç de moure's, permet una major expansió pulmonar, alleugerint el pes visceral dels pulmons.
Els cocodrilians tenen un diafragma muscular que és anàleg al diafragma dels mamífers. Aquí la diferència rau en el fet que fibres d'aquest diafragma actuen movent el pubis (una part de la pelvis que és mòbil en els cocodrilians) cap enrere, cosa que desplaça el fetge cap avall, i així s'allibera un espai necessari per a l'expansió dels pulmons. Aquest tipus d'estructura diafragmàtica ha estat anomenada "pistó hepàtic". Les tortugues han evolucionat cap a altres solucions davant el fet que moltes closques de tortugues són rígides i no permeten l'expansió i contracció que altres amniotes utilitzen per a la ventilació pulmonar. Els pulmons de les tortugues estan enganxats a l'interior de la part superior de la closca, amb la part de sota dels pulmons adherida per mitjà d'un teixit connector a la resta de les vísceres. Amb una sèrie de músculs especials (més o menys equivalents a un diafragma), les tortugues són capaces de moure llurs vísceres amunt i avall, aconseguint una respiració efectiva. Molts d'aquest músculs tenen punts d'adhesió amb els membres davanters, i molts s'expandeixen per ells durant la contracció.
Durant la seva evolució, els amfibis passaren de respirar l'O₂ dissolt en l'aigua a respirar el de l'aire. Per fer-ho, substituïren les brànquies dels seus avantpassats peixos per altres òrgans respiratoris (gairebé sempre pulmons, tot i que algunes espècies no en tenen). Tanmateix, cal remarcar que les formes larvàries (els capgrossos) conserven brànquies exteriors, més ben adaptades al seu estil de vida aquàtic, i només les substitueixen per pulmons molt rudimentarisStorer, Tracy. General Zoology. 6a edició. MC. Graw Hill Book Company, IncJr.Cleveland P Hickman, Larry S. Roberts, Allan L. Larson: Integrated Principles of Zoology, McGraw-Hill Publishing Co, 2001, en arribar a la fase adulta.
Els pulmons són airejats per mitjà de moviments de la boca (els amfibis no tenen diafragma) i a través de la pell, altament vascularitzada i que sempre ha d'estar humida per permetre la respiració. La pell, com a element pertanyent a l'aparell respiratori, té una gran importància en alguns grups, que depenen en gran manera de la respiració cutània.Zweifel, Robert G. (1998). a Cogger, H.G. & Zweifel, R.G.: Encyclopedia of Reptiles and Amphibians. San Diego: Academic Press, 94-95. En altres, els pulmons poden estar atrofiats o ser inexistents, com en les salamandres de la familia dels pletodòntidsLanza, B., Vanni, S., & Nistri, A. (1998). a Cogger, H.G. & Zweifel, R.G.: Encyclopedia of Reptiles and Amphibians. San Diego: Academic Press, 74-75. Dunn, E. R. 1926. The salamanders of the Family Plethodontidae. Smith College. Northampton, Massachusetts. o l'anur Barbourula kalimantanensis, el primer gripau descobert sense pulmons.Iskandar, Djoko T. (1978). "A New Species of Barbourula: First Record of a Discoglossid Anuran in Borneo". Copeia 1978 (4): 564–566.Bickford, David; Iskandar, Djoko; Barlian, Anggraini. (2008) A lungless frog discovered on Borneo. Current Biology 18 (9): R374–R375.
Els amfibis tenen un parell de narius que es comuniquen amb la boca i que estan dotades de vàlvules que impedeixen l'entrada d'aigua, contribuint a la respiració pulmonar.