Il y a des centaines de millions d’années, des ancêtres très, très lointains des humains — et de tous les animaux terrestres dotés d’OS dorsaux et de quatre membres — avaient cette capacité à respirer l’eau, mais elle a été perdue après que les premières créatures respirantes ont commencé à vivre sur terre à plein temps. Aujourd’hui, les humains ne peuvent respirer dans l’eau qu’à l’aide d’un équipement spécial — ou dans des films comme « Aquaman » (Warner Bros Pictures), sur des personnages de bandes dessinées aux capacités sous-marines uniques.,
La Bande Dessinée explique en quelque sorte comment L’hybride mi-humain, mi-Atlante du film Aquaman (Jason Momoa) et tous ses cousins Atlantes à l’apparence humaine peuvent respirer dans les profondeurs de l’océan-des « branchies » sont mentionnées, bien qu’elles ne soient pas visibles, et les détails sont laissés à l’imagination du spectateur. Mais comment les créatures du monde réel respirent-elles exactement dans leurs environnements aqueux?
en fait, il y a beaucoup d’oxygène dissous dans la plupart des mers, des lacs et des rivières de la planète, bien que nos poumons respirants ne puissent tout simplement pas le traiter., Mais les habitants de l’eau du monde ont développé plusieurs autres méthodes pour accéder à l’oxygène dans l’eau, ont déclaré des experts à Live Science.
Une technique ancienne
Certains animaux comme les méduses absorber l’oxygène dans l’eau directement à travers la peau. Une cavité gastrovasculaire à l’intérieur de leur corps a un double objectif: digérer les aliments et déplacer l’oxygène et le dioxyde de carbone, Rebecca Helm, professeure adjointe à L’Université de Caroline du Nord, Asheville, a déclaré à Live Science.,
en fait, les premières formes de vie microbienne de la Terre qui utilisaient l’oxygène l’obtenaient de la même manière que les gelées — par diffusion. Cette forme de respiration est probablement apparue il y a environ 2.8 milliards d’années, « quelque temps après que les cyanobactéries aient commencé à pomper de l’oxygène dans l’atmosphère », selon le scientifique océanien Juli Berwald, auteur de « Spineless: The Science of Jellyfish and the Art of Growing a Backbone » (Riverhead Books, 2017).,
« parce qu’ils n’ont qu’une couche cellulaire externe et une couche cellulaire interne et que leurs intérieurs sont en gelée et n’ont pas de cellules, ils n’ont pas besoin d’autant d’oxygène que les animaux qui ont des tissus réels à l’intérieur », a déclaré Berwald à Live Science dans un e-mail.
cependant, il y a aussi des inconvénients à « respirer » par diffusion.
« C’est beaucoup plus lent que d’utiliser un système circulatoire d’apporter de l’oxygène aux confins de l’organisme. Cela signifie probablement qu’il y a une limite à la croissance des grandes méduses », a ajouté Berwald.,
méthode de la porte arrière
La respiration par diffusion d’oxygène sur la surface du corps se trouve également chez les échinodermes-un groupe d’animaux marins qui comprend les étoiles de mer, les étoiles de mer, les oursins et les concombres de mer.
Les Étoiles de mer absorbent l’oxygène lorsque l’eau coule sur les bosses de leur peau appelées papulae et à travers les rainures d’autres structures appelées pieds tubulaires, a déclaré le zoologiste des invertébrés Christopher Mah, chercheur au Smithsonian National Museum of Natural History à Washington, D. C., À Live Science.,
certains types de concombres de mer d’eau peu profonde, cependant, ont un type différent d’adaptation spécialisée pour la respiration: une structure respiratoire « arborescente » située dans la cavité corporelle près de l’anus. Comme l’ouverture rectale du concombre Aspire l’eau dans son corps, l’arbre respiratoire extrait l’oxygène et expulse le dioxyde de carbone.
« Il respire littéralement hors de son cul, » Mah dit.,
un « plan de base »
chez les poissons, les branchies se sont révélées être un système efficace de respiration, utilisant un réseau de vaisseaux sanguins pour puiser l’oxygène de l’eau qui coule et le diffuser à travers les membranes branchiales, selon le Northeast Fisheries Science Center.
chez la plupart des poissons, les branchies ont « le même plan de base », a déclaré Solomon David, professeur adjoint au Département des Sciences biologiques de la Nicholls State University en Louisiane, à Live Science.
« ils sont faits pour avoir cet échange à contre — courant de gaz-extraire l’oxygène et libérer les déchets », a déclaré David., Lorsque les poissons ouvrent la bouche, ils créent un courant d’eau qui coule sur leurs branchies. Le tissu rougeâtre et hautement vascularisé Aspire l’oxygène et expulse le dioxyde de carbone, « un peu comme les capillaires dans nos alvéoles », a-t-il déclaré.
cependant, les branchies ne sont pas exactement une taille unique. Leur structure peut varier selon les espèces pour répondre à leurs besoins en oxygène, selon David. Les branchies d’un thon à nage rapide, par exemple, varieront quelque peu de celles d’un poisson qui est un prédateur de mensonge et d’attente, comme un alligator gar.,
« Si vous êtes un prédateur actif qui est en déplacement tout le temps, vous aurez des branchies différentes pour des demandes d’oxygène plus élevées », a déclaré David.
la forme des branchies peut même varier entre les individus de la même espèce, en fonction des conditions d’oxygène dans l’eau où ils vivent, a-t-il ajouté. Des études ont montré que les poissons peuvent adapter leur morphologie branchiale lorsque leur habitat aqueux est pollué; au fil du temps, leurs filaments branchiaux deviennent plus condensés, pour résister aux contaminants dans l’eau.
certains amphibiens aquatiques ont également des structures branchiales qui s’étendent vers l’extérieur de leur tête., Il s’agit d’un trait larvaire chez les amphibiens qui disparaît à mesure que la plupart des espèces mûrissent, mais les salamandres aquatiques comme les sirènes conservent ces branchies externes à l’âge adulte, Kirsten Hecht, écologiste aquatique à L’École des ressources naturelles et de l’environnement de L’Université de Floride, a déclaré à Live Science dans un
Les Poissons Lungfish — un groupe de poissons qui respirent de l’air ainsi que de l’eau à l’aide d’une vessie natatoire modifiée — ont également des branchies externes lorsqu’ils sont jeunes, « mais presque toutes les espèces de poissons lungfish les perdent avant d’atteindre l’âge adulte », a déclaré Hecht.,
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article Original sur la science vivante.