Bionique  

Techniques de survie

Respirer

BIONIQUE : Petit observatoire des inventions de la nature :

La plupart des êtres vivants ont besoin de respirer, exceptés les organismes anaérobies...

La respiration est une invention de la nature... pour maintenir la vie, sous une certaine forme et un certain temps. Il a fallu d’abord que l’atmosphère terrestre se constitue.

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Les êtres vivants respirent

C’est la fonction par laquelle les cellules vivantes oxydent des substances organiques, et qui se manifeste par des échanges gazeux (absorption d’oxygène et rejet de gaz carbonique). Dictionnaire Larousse.

Les animaux, les plantes et les champignons ont la capacité de respirer, autrement dit d’extraire de l’énergie des aliments dont ils se nourrissent, en utilisant l’oxygène. Ils sont tous constitués de cellules eucaryotes et leur métabolisme de l’énergie est semblable : ils contiennent pratiquement tous des mitochondries et ils dépendent de l’oxygène traité par les mitochondries pour obtenir l’énergie nécessaire au travail de leurs muscles ou pour mettre en oeuvre les réactions chimiques qui construisent leurs tissus. Même les cellules des feuilles des végétaux utilisent de l’oxygène la nuit pour leur respiration mais en plus les plantes sont elles-même des producteurs d’oxygène en effectuant pendant la journée leur photosynthèse qui utilise l’énergie solaire pour casser les molécules d’eau et synthétiser des nutriments avec des molécules de gaz carbonique.

Naranjillo, Citronella mucronata  JPEG - 18.4 ko
Feuille de plante en contre-jour
Naranjillo, Citronella mucronata

Les arbres absorbent le dioxyde de carbone (gaz carbonique) par les feuilles, le transforment et rejettent l’oxygène dans l’air. En fait les plantes respirent par les minuscules ouvertures situées à la surface inférieures de leurs feuilles : les stomates. C’est par les stomates que circulent l’oxygène, le gaz carbonique et la vapeur d’eau.

Les stomates sont les minuscules ouvertures existant à la surface des feuilles des plantes. On ne peut les voir qu'avec un microscope.  JPEG - 16.2 ko
Respiration végétale
Les stomates sont les minuscules ouvertures existant à la surface des feuilles des plantes. On ne peut les voir qu’avec un microscope.

La formule chimique du gaz carbonique, ou dioxyde de carbone, est le CO2.

Les algues et les autres plantes marines produisent de l’oxygène par le biais du processus de photosynthèse qui s’effectue à la surface des océans pendant la journée.

Quatre types de respiration chez les animaux :

  • La respiration pulmonaire chez les oiseaux et les mammifères, où les poumons assurent l’échange entre l’air et le sang,
  • la respiration branchiale (poissons, crustacés), où les branchies assurent les échanges entre l’eau et le milieu intérieur,
  • La respiration trachéenne (insectes et arachnides) où l’air est conduit à l’état gazeux, par des trachées, jusqu’aux organes utilisateurs.
    Croquis indiquant les trachées de respiration des insectes.  JPEG - 50.2 ko
    La respiration des insectes par des trachées
    Croquis indiquant les trachées de respiration des insectes.
  • La respiration cutanée, autrement dit par la peau, est utilisée par beaucoup d’êtres vivants.

La RESPIRATION sur vikidia.org.

Les baleines, mammifères marins (Mysticeti), respirent grâce à un ou deux évents, nom donné à leurs narines, qui fonctionnent comme des bouchons. Les muscles qui les entourent laissent passer l’oxygène et bloquent le liquide lorsque l’animal est sous l’eau.

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Respirer

Les poissons, qui font des bulles, respirent par leurs branchies, qui leur offrent la possibilité de puiser l’oxygène dans l’eau. Toutefois, quelques poissons sont capables de survivre hors de l’eau durant un temps limité, c’est le cas surtout de poissons d’eau douce.

Un « ombre », poisson de rivière.  JPEG - 42.9 ko
Les petits poissons font des bulles...
Un « ombre », poisson de rivière.

Le périophtalme, lui, est un poisson des mangroves qui peut respirer par la peau du moment qu’elle est assez humide.

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Le poisson-grenouille respire par sa peau humide

Un tel système permet de comprendre comment certains poissons sont « sortis » de l’eau au cours de l’évolution.

Et sans branchies, comment respirer sous l’eau ? L’araignée d’eau a trouvé une solution.

l'Argyronète, une araignée aquatique, tisse dans l'eau, entre les plantes,une sorte de cloche qu'elle remplit d'air et où elle se tient à l'affût et entrepose ses proies pour pouvoir les consommer tranquillement. L'argyronète doit renouveler sa provision d'air (...)  JPEG - 25.9 ko
Araignée d’eau et sa bulle d’air
l’Argyronète, une araignée aquatique, tisse dans l’eau, entre les plantes,une sorte de cloche qu’elle remplit d’air et où elle se tient à l’affût et entrepose ses proies pour pouvoir les consommer tranquillement. L’argyronète doit renouveler sa provision d’air régulièrement.

Mais il y a aussi des poissons osseux (mais oui) qui possèdent des poumons fonctionnels en plus de leurs branchies. Il s’agit des dipneustes, poissons sarkoptérygiens ((du grec sarx, chair, charnu et pteryx, nageoire, aile) qui existent depuis 400 millions d’années, vivent dans les eaux peu oxygénées ou temporaires. Les poumons des dipneustes leur permettent de respirer l’air ambiant en cas de manque d’eau ou d’oxygène dans l’eau. En fait ces poumons correspondent à la vessie natatoire ou sac à air qui devient fonctionnel et est muni d’alvéoles. Les dipneustes vivent dans le bassin de l’Amazone en Amérique du Sud, Protopteridae et Protopterus dans les fleuves d’Afrique Equatoriale et Neoceratus forsteri dans l’embouchure du fleuve Murray dans l’ouest de l’Australie.

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Des branchies ET des poumons

Les serpents inspirent et expirent de l’air par la bouche et la trachée. Tous, excepté les boas et les pythons, ont un poumon gauche atrophié ou absent. Le poumon droit est en revanche hypertrophié. Chez les espèces aquatiques, il est très développé et sa partie inférieure est modifiée de façon à pouvoir régler l’équilibre hydrostatique du serpent.

Chez certaines espèces, l’absence du poumon gauche est compensée par un poumon trachéen, une extension du poumon droit qui fournit un supplément de capacité respiratoire et qui aide le serpent à respirer tout en avalant une grosse proie. Pour éviter d’étouffer, les serpents ont aussi une trachée musculeuse qu’ils peuvent amener en avant, en la faisant passer sous la proie de façon à pouvoir continuer à respirer.

Voir aussi sur wikipedia : respiration - respiration cellulaire - respiration aérobie utilisant l’oxygène. - respiration anaérobie - chaîne respiratoire ou chaîne de transport d’électrons - poumon -

 

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