L'acte de respirer est quelque chose que tous les êtres vivants partagent, puisque cet échange de gaz entre l'environnement et le corps lui-même permet la vie. Lorsqu'on parle de respiration, plusieurs types sont différenciés, certains très éloignés du mécanisme pulmonaire typique. Par exemple, on peut citer la respiration trachéale chez les animaux.
Ce type de respiration n'est pas très connu et, néanmoins, c'est l'un des plus répandus dans le règne animal, puisque c'est celui utilisé par les insectes (entre autres invertébrés). Il est typique des très petits animaux, car il a ses limites. Voyons en quoi consiste ce système respiratoire, ainsi que les pièces qui le composent.
Qu'est-ce que la respiration trachéale chez les animaux ?
La respiration trachéale chez les animaux se fait par diverses ouvertures présentes dans leur corps. Ceux qui le pratiquent n'ont pas un grand système respiratoire, comme c'est le cas lors de la respiration par les poumons, mais la respiration peut être effectuée le long de sa surface. Cela procure un grand avantage, car cela facilite grandement l'arrivée d'oxygène à toutes les cellules du corps.
Quand il s'agit de petits invertébrés -ou ceux qui sont dans un moment de peu d'activité où le besoin d'oxygène est moindre-, ce gaz entrera dans l'organisme de l'animal par sa peau par diffusion. Le mécanisme est considéré comme un système passif.
Au contraire, si l'invertébré est gros ou a besoin de plus d'air -par exemple, en vol-, l'animal devra ventiler pour que l'air passe dans son corps à travers les spiracles (pores) qui se trouvent dans leur peau. Ce système est actif, contrairement au précédent.
Système respiratoire trachéal chez les animaux
Pour mieux comprendre le système respiratoire trachéal chez l'animal, l'idéal est de connaître les 3 éléments fondamentaux qui le composent et sa mission ou son fonctionnement. Allons-y.
Il y a d'abord les spiracles - également appelés stigmates -, des pores ronds qui ont plus d'un système de fermeture et peuvent être répartis de différentes manières dans tout le corps. À travers eux, l'air pénètre dans le corps.
L'élément suivant est la trachée, qui consiste en un tube creux à travers lequel passe l'air. Toute la trachée a un tissu perméable aux gaz et peut avoir de petites chambres dans lesquelles stocker l'oxygène, ce qui est vraiment utile pour le vol.
Enfin, l'air descend la trachée jusqu'à son extrémité, d'où émergent les trachéoles. Ce sont de fines branches qui permettent aux gaz d'être transportés vers les cellules du corps.
Échange de gaz dans la respiration trachéale
La respiration des arthropodes à trachée, parmi lesquels les insectes, est un mécanisme discontinu dans de nombreux cas. Cela implique que les pores par lesquels ces êtres respirent sont fermés, de sorte que seul l'air présent dans le système trachéolaire est celui qui fera face aux échanges gazeux.
Bien sûr, l'air limité à l'intérieur de l'animal diminuera à mesure que le dioxyde de carbone augmentera. À un certain point, les spiracles commencent à s'ouvrir et à se fermer continuellement, ce qui provoque une libération fluctuante de CO2. Ensuite, ils s'ouvriront complètement, permettant l'évacuation complète du dioxyde de carbone et récupérant l'oxygène.
Limites de la respiration trachéale
La principale limitation de la respiration trachéale est donnée par la taille du corps de l'animal, puisqu'il doit être petit. En effet, le manque d'organes grands et puissants, tels que les poumons, ne permet pas l'absorption de grandes quantités d'oxygène.
Par conséquent, si des insectes ou d'autres animaux à respiration trachéale se développaient, ils ne pourraient pas obtenir tout l'air dont ils ont besoin pour vivre et mourraient peut-être. La seule façon de survivre serait de vivre dans des atmosphères où la quantité d'oxygène est plus élevée.
Adaptations de la respiration trachéale chez les insectes aquatiques
Chez les insectes terrestres, la respiration trachéale est assez simple. Mais que se passe-t-il avec les êtres aquatiques qui utilisent ce mécanisme ? Ils ne peuvent pas laisser leurs spiracles s'ouvrir sous l'eau, car le liquide pénétrerait dans leur corps et dans de nombreux cas, ils mourraient.
La réponse se trouve dans des études d'experts, qui pointent les différentes structures qui permettent à certains invertébrés aquatiques d'échanger des gaz avec l'environnement. Ce sont les principaux.
Stigmates fonctionnels
Ils sont présents dans le corps des larves de moustiques, par exemple.Ce sont des pores qui peuvent être ouverts ou fermés, selon les besoins. Dans cet exemple spécifique, ce que font les larves est de ramener la dernière partie de leur abdomen à la surface, d'ouvrir les pores de cette zone, d'obtenir de l'oxygène et de se replonger.
Brillies trachéales
Ils ressemblent dans leur fonctionnement aux branchies des poissons. Par les branchies trachéales, l'eau pénètre, mais seul l'oxygène qu'elle contient se dirige vers le système trachéolaire et de là vers les cellules. Sur le plan physique, ces branchies sont généralement situées à l'arrière de l'abdomen de l'animal.
Bubble Gill
Au sein de la respiration trachéale chez les insectes aquatiques, on trouve également la branchie à bulles. Dans cette possibilité, 2 types peuvent être distingués :
- Incompressible ou plastron : l'animal remonte à la surface et obtient une bulle d'air qui va faire office de trachée, lui permettant de puiser de l'oxygène dans l'eau grâce à elle. Une telle bulle peut être illimitée, puisqu'elle reste constamment de la même taille.
- Compressible : dans ce cas, la bulle que l'animal ramasse à la surface va diminuer de taille s'il descend trop profondément ou nage trop loin, ce qui impliquera de remonter à la surface pour obtenir une nouvelle bulle .
Dans la variante incompressible, l'animal a des millions de poils hydrophobes dans une zone très déterminée et petite de son corps, dans laquelle cette bulle restera enfermée. Il n'en va pas de même pour la bulle compressible.
Exemples de respiration trachéale chez les animaux
Certains des animaux qui utilisent la respiration trachéale pour survivre sont :
- Arachnides : tiques, scorpions, araignées ou acariens en sont des exemples. Ils peuvent avoir une trachée et une phyllotrachée.
- Insectes : ces animaux invertébrés communs, comme les fourmis, les coléoptères, les abeilles ou les guêpes, qui ont 6 pattes et peuvent vivre aussi bien dans les écosystèmes terrestres qu'aquatiques, utilisent également la respiration trachéale.
- Myriapodes : semblables aux insectes mais avec beaucoup plus de pattes. Des exemples sont les symphyles, les pauropodes, les mille-pattes ou les mille-pattes.
- Onychophores : connus sous le nom de vers de velours, ils ont de nombreuses paires de pattes, ainsi que des griffes, et sont de forme allongée.
Comme vous l'avez peut-être vu, la respiration trachéale est la preuve évolutive que même les êtres vivants les plus « apparemment simples » portent des systèmes très complexes. Grâce à elle, de nombreux invertébrés sont capables de transporter l'oxygène vers leurs cellules et de survivre.