Comme nous le savons déjà, tous les êtres vivants dans le monde sont non seulement capables, mais nous avons également besoin de respirer. C'est quelque chose de très important pour préserver la vie, et que vous soyez un être humain, un amphibien, un animal ou une plante, vous aurez besoin, d'une manière ou d'une autre, d'absorber de l'oxygène.
La respiration pulmonaire est le moyen à travers quels humains, et aussi la plupart des animaux, ils reçoivent l'oxygène dont ils ont besoin pour rester La vie nous permet d'inhaler et d'expirer les gaz de l'environnement en gonflant nos poumons. La respiration photosynthétique, que nous connaissons grâce aux plantes, produit une partie de l'oxygène dont nous avons besoin pour vivre.
La respiration cutanée, quant à elle, est destinée à différents types d'amphibiens et d'annélides. Et c'est connu comme un processus par lequel les gaz pénètrent à l'intérieur de la peau et permettent l'absorption d'oxygèneDans cet article, nous allons en apprendre davantage sur ce type de respiration : quels animaux ou espèces peuvent en être dotés, comment elle fonctionne et quelles sont ses principales caractéristiques : la respiration cutanée.
Qu'est-ce que la respiration cutanée exactement ?
Comme nous l'avons mentionné précédemment, c'est un type de respiration à travers la peau, qui se produit dans la plupart des espèces d'amphibiens, des annélides et aussi de certains échinodermes. Pour ce type de respiration, il est important de distinguer le tégument du corps, qui configure la structure respiratoire. La peau, quant à elle, qui est le moyen par lequel l'échange gazeux aura lieu, doit être fine, bien humide et en même temps être irriguée par l'environnement de l'animal en question.
Cet échange gazeux, à l'origine de ce processus, se déroule au niveau de l'épiderme, à condition que la cuticule externe soit correctement humidifiée. Sur le plan physiologique, la respiration cutanée repose sur un processus de diffusion des gaz selon le gradientL'oxygène passe du milieu extérieur (eau ou air) où sa concentration est plus élevée, vers le sang pauvre en oxygène, tandis que le dioxyde de carbone fait le trajet inverse.
Les animaux capables de respiration cutanée vivent généralement en milieu humide ou en milieu aquatique, car cette respiration ne sera efficace que dans ces milieux.. Certains animaux qui ont ce type de respiration sont des méduses, Les anémones, certains crapauds et grenouilles, les vers de terre et quelques autres. Dans tous ces cas, la peau joue le rôle d'une sorte de... grande surface externe du poumon qui permet les échanges gazeux sans structures internes complexes.
En biologie, on considère que la respiration cutanée se produit lorsque :
- La peau agit comme une surface principale ou complémentaire. d'échange d'oxygène et de dioxyde de carbone.
- Il ya un réseau dense de capillaires sanguins immédiatement sous l'épiderme.
- Le tégument est adapté pour rester humide en permanencemême en milieu aérien.
Comment s'effectue la respiration cutanée?
La respiration cutanée, avec la respiration branchiale, trachéale et pulmonaire, est l'un des quatre types de respiration que les animaux peuvent développer. Ce souffle est donné au moment où un échange gazeux a lieu à travers de la peau ou de certaines zones telles que les cavités buccales ou dans les cavités internes qui, lorsqu'elles sont remplies d'eau, constituent les poumons dits aquatiques.
Le mécanisme de base est similaire dans presque tous les groupes :
- L'oxygène se dissout en premier dans le film d'eau ou de mucus qui recouvre la peau.
- Depuis ce film, l'oxygène a traversé le tégument mince par simple diffusion.
- Une fois dans les capillaires, l'oxygène est transporté par les sang ou hémolymphe envers tous les tissus.
- Le dioxyde de carbone produit par les cellules emprunte le chemin inverse et est rejeté dans l'environnement par la même surface cutanée.
Les amphibiens, lorsqu'ils passent par leur stade de têtard, ont la capacité de respirer sous l'eau par des branchies qu'ils ne possèdent qu'à ce stade de leur développement.
Une fois qu'ils ont les branchies mûres commencent à disparaître et les amphibiens développent des poumons qui leur permettent de respirer sur terre. Même ainsi, ils sont capables de pratiquer la respiration cutanée, car ils ont un épiderme très fin, ainsi qu'un derme bien vascularisé et qui leur permet de transporter l'oxygène dans tout le corps par le sang.
Les amphibiens adultes combinent plusieurs formes de respiration : branchial au stade larvaire, pulmonaire, cutané et dans certains cas oropharyngéLa respiration oropharyngée se produit dans la cavité buccale et le pharynx, où une membrane très vascularisée permet l'échange d'une petite quantité de gaz lorsque l'animal retient l'air dans sa bouche.
Chez de nombreuses grenouilles et salamandres, la respiration cutanée complète la fonction pulmonaire. Lorsqu'elles sont dans environnements très humides ou submergésLa peau peut contribuer de manière significative à l'apport total d'oxygène, tandis que dans les régions sèches, on s'appuie davantage sur la respiration pulmonaire pour éviter la déshydratation cutanée.
Chez d'autres groupes, comme les annélides ou certains échinodermes, la respiration cutanée est pratiquement le seul moyen de respiration. mécanisme respiratoire unique qu'ils possèdent, puisqu'ils sont dépourvus de poumons ou de branchies différenciés. Chez ces animaux, le corps entier fait office d'organe respiratoire.
Facteurs nécessaires à l'efficacité de la respiration cutanée
Pour que ce processus soit exécuté efficacement, il est important que l'animal ait une peau perméable et fine, qui permette à l'oxygène d'accéder au corps par le sang. Les humains et la plupart des animaux sont incapables d'effectuer ce type de respiration car leur peau est beaucoup plus épaisse que nécessaire, et dans certains cas trop dure pour réaliser la respiration cutanée.
La peau de l'animal doit avoir une grande proportion de surface en contact avec l'extérieur et une faible activité métabolique. Sur cette base, chez certains amphibiens, la peau présente de petites rides qui leur permettent d'augmenter la surface exposée afin d'échanger plus efficacement le gaz.
Si l'on parle du cas des amphibiens, la respiration cutanée ne couvre que 2% de l'arrivée d'oxygène qui est produite, tandis que dans le cas des chauves-souris, chiroptères, cette respiration couvre 20% de l'oxygène qu'elles reçoivent, car sa peau est assez étendue et mince et recouvre les membres thoraciques, donc la quantité de peau exposée est maximisée.
Un fait intéressant est que chez la plupart des animaux qui ont ce type de respiration, cela se produit dans le cadre de deux respirations. Comme dans le cas de amphibiens et chauves-souris, que bien qu'ils puissent pratiquer la respiration cutanée, ils possèdent également la respiration pulmonaire.
Si l'on résume les conditions de base nécessaires à la respiration cutanée, on peut souligner :
- Peau très fineSi la peau est épaisse, le trajet de l'oxygène jusqu'aux capillaires est trop long et la diffusion est fortement réduite.
- Bonne circulation sanguineLa présence de capillaires juste sous la surface de la peau est essentielle pour capter rapidement l'oxygène disponible.
- humidité constanteSans eau recouvrant leur peau, l'oxygène ne peut se dissoudre et la diffusion devient inefficace. C'est pourquoi ces animaux doivent vivre dans des milieux humides ou aquatiques.
- Faible taux métaboliquePlus la consommation d'oxygène des tissus est faible, plus il est viable de s'appuyer sur une surface respiratoire relativement limitée comme la peau.
De plus, de nombreux animaux qui respirent par la peau présentent des comportements spécifiques pour favoriser ce mécanisme : ils évitent la lumière directe du soleil, recherchent des zones humides, Ils restent près de l'eau ou même sécréter du mucus pour maintenir l'hydratation de la peau.
Respiration cutanée chez différentes espèces
Il existe aujourd'hui des espèces qui manquent de poumons, mais qui sont encore capables de respirer par cette respiration. Dans le même temps, il existe des espèces qui le prennent comme un complément à un autre souffle, car ils sont capables de réaliser les deux pour survivre. Nous allons maintenant savoir comment la respiration cutanée est effectuée chez diverses espèces.
Les amphibiens
Chez la plupart des amphibiens, la peau est adaptée à ce type de respiration, et nombre d'entre eux ils n'ont pas de poumons qui leur permettent de prendre d'autres types de respirations. Si nous prenons par exemple l'appelé ironiquement salamandre pulsée On voit que cette espèce d'amphibiens est totalement dépourvue de poumons; Cependant, elle est classée comme l'espèce de salamandre la plus nombreuse sur terre.
Alors que les amphibiens sont complètement immergés dans l'eau, la respiration a lieu à travers leur peau. Ceci est une membrane poreuse au moyen duquel l'air peut se propager et se déplacer des vaisseaux sanguins vers tout ce qui les entoure.
Il existe également des cas d'amphibiens qui respirent par les branchies, ainsi que l'existence de ce qu'on appelle crapauds du désert qui ont la peau sèche. Dans ces cas, ce type de respiration est impossible.
Les amphibiens sont considérés comme des vertébrés à sang froid qui dépendent de la température ambiante. Ils ont besoin d'environnements chauds ou tempérés pour fonctionner correctement. Leur caractéristique la plus frappante est que… Le type de respiration change tout au long de votre vie. en raison du processus de métamorphose.
Selon le groupe, on constate :
- Anura (sans queue)Les grenouilles et les crapauds. Leur peau est lisse ou légèrement verruqueuse, très perméable, et ils passent d'une respiration branchiale au stade de têtard à une respiration pulmonaire et cutanée à l'âge adulte.
- Urodèle (avec queue)Salamandres, tritons et axolotls. Dans de nombreux cas, ils combinent respiration pulmonaire et cutanée, et certaines espèces aquatiques conservent des branchies externes tout au long de leur vie.
- Apodes (sans membres)Les cécilies ou gymnophiens. Elles possèdent un corps allongé, vermiforme, et dépendent fortement de la respiration cutanée grâce à leur peau humide et très vascularisée.
Plusieurs types de respiration se combinent aux différents stades de vie d'un amphibien :
- Stade larvaire aquatique: la respiration branchiale prédomine, comme chez les poissons, bien que la peau participe également aux échanges gazeux.
- Transition vers une vie terrestreAu cours de la métamorphose, les poumons se développent, les branchies diminuent ou disparaissent, et la respiration cutanée devient essentielle à la survie.
- Adulte terrestre ou semi-aquatiqueLa plupart des anoures et de nombreuses salamandres utilisent la respiration pulmonaire, cutanée et, dans certains cas, oropharyngée. Leurs poumons étant relativement petits, la peau compense leur faible capacité respiratoire.
Lorsqu'un amphibien adulte est dans l'eau, la plupart des échanges gazeux se font par la peau. En revanche, sur terre alterne entre respiration pulmonaire et cutanée Cela dépend du taux d'humidité ambiante. Cette combinaison de mécanismes lui permet de survivre aussi bien en milieu aquatique que terrestre.
Mammifères
Les mammifères sont généralement des espèces endothermiques, également appelées à sang chaud. Ces animaux ont une capacité métabolique plus élevée que ceux dits à sang froid.
De même, la peau de ces animaux, comme déjà mentionné, est un organe assez dur et dans plusieurs cas gras, ce qui ne permet pas, chez la plupart des mammifères, une respiration cutanée est viable. Cependant, il y en a qui sont capables de le faire, mais ils représentent en fait un petit pourcentage de la population.
Les chauves-souris sont capables d'absorber 20% de l'oxygène dont elles ont besoin pour survivre à travers la peau, tandis que les êtres humains ne sont capables d'absorber que 1% de l'oxygène nécessaire à leur survie, ce qui ne leur permettrait pas de survivre avec seulement ce type de respiration. .
Chez les chauves-souris, la membrane alaire fait office de grande surface respiratoire. Cette peau est très mince, très vascularisé et est directement exposée à l'air, elle peut donc participer de manière significative aux échanges gazeux. Malgré cela, la respiration primaire reste pulmonaire.
Chez l'homme et les autres mammifères, la fonction de la peau est principalement protectrice, thermorégulatrice et sensorielle. La présence de kératine, graisse sous-cutanée et, chez de nombreuses espèces, poils denses Il en résulte une diffusion gazeuse minimale, et le système respiratoire ne peut être considéré comme fonctionnel.
Reptiles
Parce que leur peau est presque entièrement composée d'écailles, la capacité des reptiles à effectuer ce type de respiration est considérablement réduite. Cependant, il peut y avoir une sorte d'échange gazeux entre les balances, ou dans les zones où la densité des échelles est plus faible.
Dans ces périodes d'hibernation sous-marine, certaines tortues dépendent de la respiration cutanée autour du cloaque pour survivre à cette période.
Certains serpents marins, quant à eux, sont capables d'échanges gazeux cutanés, absorbant environ 30 % de l'oxygène nécessaire à leur survie. Cette capacité devient cruciale pour eux lorsqu'ils doivent s'immerger. Ils y parviennent en réduisant le flux sanguin vers leurs poumons et en le dirigeant vers les capillaires de leur peau.
En général, les reptiles respirent principalement par les poumons, mais ces exemples montrent comment, dans des situations particulières telles que plongées prolongées ou hibernationCertaines espèces ont développé des adaptations cutanées localisées pour compléter leur fonction pulmonaire.
Poisson
Ce type de respiration trouve également sa place dans diverses espèces de poissons du monde entier, qu'ils soient marins ou d'eau douce. Lorsqu'il s'agit de respirer, comme nous le savons déjà, les poissons nécessitent exclusivement l'utilisation de leurs branchies. Cependant, certains poissons sont capables d'effectuer cette respiration, et qui peuvent absorber entre 5 et 50% de l'oxygène dont ils ont besoin pour survivre à travers la peau. Bien entendu, tout cela dépendra du type d'environnement, de la température et du poisson en question.
Par exemple, pour les poissons qui prennent de l'oxygène dans l'air, une respiration cutanée bien faite est très importante. Chez ces espèces, l'air absorbé par la peau peut devenir 50% de ce qui est nécessaire pour vivre. Les poissons sauteurs et les poissons coralliens sont connus chez cette espèce.
Chez les poissons qui respirent principalement dans l'eau, la peau peut compléter la fonction des branchies, notamment dans les zones où la concentration d'oxygène dissous est faible. Chez les poissons amphibies, comme certains poissons sauteurs capables de se déplacer sur la terre ferme Chez les espèces qui puisent l'oxygène dans l'air, la peau humide et très vascularisée devient une voie vitale pour maintenir les échanges gazeux lorsque les branchies ne peuvent pas fonctionner de manière optimale.
Échinodermes
Dans cette zone, nous pouvons trouver des oursins, qui appartiennent à cette famille et se trouvent dans les profondeurs. Ils possèdent de nombreuses aiguilles qui sont leur moyens de défense contre les prédateurs, et sont capables de respirer par les branchies et aussi par leur peau.
De même, les concombres de mer peuvent également effectuer cette respiration. Bien que certains d'entre eux aient des tubes qui leur permettent de respirer, qui sont proches de l'anus, ils sont également capables de respirer par la peau.
Les échinodermes sont des invertébrés marins possédant un squelette interne calcaire et une symétrie radiale. Chez beaucoup d'entre eux, l'oxygène est absorbé par les os. surface corporelle et petites extensions dermiques qui fonctionnent comme des branchies cutanées. La respiration cutanée est intégrée à son système aquifère, permettant la circulation de l'eau riche en oxygène et les échanges gazeux.
Annélides
Bien que mentionnés de manière générale dans le texte initial, les annélides constituent l'un des groupes où la respiration cutanée est la plus développée. Les annélides sont des invertébrés segmentés à corps mou, tels que les vers de terre et les sangsues. Ils ne possèdent ni poumons ni structures respiratoires complexes.Ils dépendent donc presque entièrement des échanges gazeux à travers leur peau.
Son tégument est recouvert d'une fine couche. couche de mucus produite par les glandesCela maintient l'humidité nécessaire à la dissolution et à la diffusion de l'oxygène dans les nombreux vaisseaux sanguins superficiels. Cette structure cutanée permet à des espèces comme les vers de terre d'absorber l'oxygène à la fois de l'air et de l'eau du sol, à condition que celui-ci reste suffisamment humide.
Chez les annélides, on distingue les groupes suivants :
- polychètes marinsPrincipalement aquatiques, elles peuvent compléter leur respiration cutanée par des structures branchiales, mais une grande partie des échanges gazeux se fait également par la surface du corps.
- Oligochètes terrestres et d'eau douceComme les vers de terre, ils dépendent presque entièrement de la respiration cutanée et ont besoin de sols humides pour éviter la dessiccation.
- HirudinéeLes sangsues et les espèces apparentées, qui peuvent être d'eau douce, marines ou terrestres, effectuent également des échanges gazeux à travers la cuticule qui recouvre tout leur corps.
Insectes
Quand on parle d'insectes, on peut dire que si l'échange de gaz est généreux, ce n'est pas le seul moyen dont vous disposez pour trouver votre gagne-pain. La plus grande partie de les insectes absorbent l'oxygène nécessaire et libèrent du dioxyde de carbone à travers un tissu appelé cuticule, situé dans la partie la plus externe de l'épiderme des invertébrés.
Certaines familles d'insectes ont besoin de cette respiration pour transporter l'hémolymphe dans leur corps car elles n'ont pas de système respiratoire défini. L'hémolymphe est similaire au sang des insectes.
La plupart des insectes terrestres utilisent un système de trachée pour effectuer ce que serait leur processus de respiration. Cependant, pour les insectes aquatiques, semi-aquatiques ou endoparasites, effectuer une respiration cutanée est de la plus haute importance, car ils ne peuvent pas absorber l'oxygène nécessaire par la trachée.
Dans ces cas particuliers, le diffusion directe des gaz à travers la cuticuleGrâce à des structures très fines et perméables, l'oxygène parvient en quantité suffisante à l'hémolymphe qui baigne les tissus. Cette adaptation est fréquente chez les larves submergées, les parasites internes et les petits insectes vivant dans des films d'eau.
Exemples précis d'animaux présentant une respiration cutanée
Pour mieux comprendre l’étendue de ce type de respiration, il est utile de passer en revue quelques exemples où la peau joue un rôle prépondérant dans les échanges gazeux :
- Mollusques à respiration cutanée supplémentaireBien que de nombreux mollusques possèdent des branchies et un système respiratoire bien développé, chez certains, les branchies sont fortement réduites ou modifiées. Dans ces cas, les échanges gazeux se produisent principalement à la surface du corps et sur le manteau, qui constituent une zone respiratoire supplémentaire.
- Étoile de mer (échinoderme)Il existe des milliers d'espèces réparties dans tous les océans du globe. Leurs bras, qui s'étendent à partir d'un disque central, sont recouverts de petites structures dermiques permettant la diffusion de l'oxygène. Ils captent l'oxygène de l'eau par diffusion directe dans leurs tissus superficiels.
- Grenouille (amphibien)Avec les crapauds, il appartient au groupe des anoures. Ce sont des animaux très agiles, dotés de longues pattes postérieures pour sauter et d'une peau lisse et humide. À l'état de têtard, ils respirent par des branchies, et à l'âge adulte, par des poumons. Cependant, ils combinent constamment respiration pulmonaire et respiration cutanée, notamment lorsqu'ils sont dans l'eau ou dans des milieux très humides.
- oursin (échinoderme)Avec son corps sphérique recouvert d'épines mobiles, il vit sur le fond marin. Si de nombreuses espèces respirent principalement par les branchies, chez d'autres, le tégument participe également aux échanges gazeux, intégrant ainsi la respiration branchiale et cutanée.
- Ver de terre (annélide oligochète)L'oxygène se dissout dans le mucus qui recouvre la peau et diffuse à travers sa fine couche cutanée. Les capillaires captent cet oxygène et le transportent jusqu'aux cellules ; en retour, le dioxyde de carbone quitte les cellules et est expulsé vers l'extérieur par les mêmes capillaires, toujours à travers la peau.
- Sangsue (annélide hirudinien)Ces vers, qui peuvent atteindre plusieurs dizaines de centimètres de long, vivent principalement dans les rivières d'eau douce et se nourrissent de sang. Ils sont dépourvus de système respiratoire distinct ; les échanges gazeux se font donc exclusivement par l'intermédiaire d'une fine cuticule externe.
- Crapaud (amphibien)Plus robustes que les grenouilles, avec une peau granuleuse et des glandes à venin, elles se déplacent en marchant ou en sautillant. Leur respiration combine une phase branchiale au stade de têtard, une phase pulmonaire à l'âge adulte et une respiration cutanée constante, essentielle à leur survie en milieu humide.
Si l'on considère tous les éléments précédents, on constate que la respiration cutanée est présente chez des groupes très divers : annélides, amphibiens, échinodermes, certains poissons, certains reptiles et même une petite proportion de mammifères. Bien que le mécanisme de base soit toujours le même, diffusion des gaz à travers un tégument humide et bien irriguéChaque groupe a adapté la structure de sa peau et ses habitudes de vie pour tirer pleinement parti de cette incroyable façon de respirer.
Conclusion
Plusieurs fois, nous pouvons trouver dans les moyens de subsistance autour de nous différentes manières dont les différents habitants desdits moyens doivent survivre. De voler ou de marcher, de chasser ou d'être végétarien, de respirer avec les poumons ou à travers la peau.
Là des différences impressionnantes à travers le monde que nous pouvons trouver dans les différentes espèces. Dans ce cas, nous parlons de la respiration, qui est l'une des choses les plus importantes dont nous avons besoin pour vivre, et bien sûr la plus urgente.
Voir comment diverses espèces ont réussi d'une manière ou d'une autre à rester en vie nous dit que l'évolution est possible, et que peut-être que dans un proche avenir, les êtres humains pourront obtenir certains de ces secrets acquérir des compétences qui nous permettent une plus grande survie. Il y a encore beaucoup à apprendre des animaux et de leurs L'adaptabilité et la respiration cutanée sont un exemple fascinant de la façon dont la vie tire parti même de la peau pour obtenir l'oxygène essentiel à sa survie.