La respiration chez les animaux

1. Deux milieux, un même besoin

Tous les animaux ont besoin de dioxygène et doivent rejeter du dioxyde de carbone (leçon précédente). Mais ils ne vivent pas tous dans le même milieu :

• les animaux aériens (qui vivent dans l'air) prennent le dioxygène de l'air ;
• les animaux aquatiques (qui vivent dans l'eau) prennent le dioxygène dissous dans l'eau. L'eau contient beaucoup moins de dioxygène que l'air ; c'est pourquoi un étang trop chaud ou trop sale peut faire mourir les poissons.

Les échanges de gaz se font à travers un organe respiratoire. Il en existe quatre grands types : les poumons, les branchies, les trachées et la peau.

2. La respiration par poumons

Les poumons sont deux sacs creux et spongieux, situés dans la cage thoracique. On les trouve chez les mammifères (homme, chèvre, vache), les oiseaux (poule, pintade), les reptiles (lézard, serpent, tortue) et les batraciens adultes (grenouille, crapaud).

Le trajet de l'air chez l'être humain : l'air entre par le nez (ou la bouche), passe par la trachée-artère (le tuyau de la gorge), puis par les bronches, qui se divisent en tuyaux de plus en plus fins jusqu'à de minuscules sacs, les alvéoles pulmonaires. La paroi des alvéoles est très fine et entourée de tout petits vaisseaux sanguins : le dioxygène passe de l'air au sang, et le dioxyde de carbone passe du sang à l'air.

Les mouvements respiratoires :

• l'inspiration : la cage thoracique se soulève et s'élargit, l'air entre dans les poumons ;
• l'expiration : la cage thoracique s'abaisse, l'air est chassé.

Chez les oiseaux, les poumons sont complétés par des sacs aériens, qui font circuler l'air en continu : cela aide l'oiseau à obtenir beaucoup de dioxygène pour voler.

3. La respiration par branchies

Les branchies sont les organes respiratoires des poissons et des têtards (larves de grenouille). Chez le poisson, elles sont cachées sous une plaque osseuse de chaque côté de la tête, l'opercule ; la fente qu'il recouvre s'appelle l'ouïe.

Chaque branchie est formée de nombreuses lamelles rouges, très fines, riches en vaisseaux sanguins. C'est leur couleur rouge qui permet au pêcheur de voir qu'un poisson est frais.

Le trajet de l'eau : le poisson ouvre la bouche et laisse entrer l'eau (l'opercule est fermé) ; il ferme la bouche et l'eau passe entre les lamelles des branchies, puis ressort par les ouïes (l'opercule se soulève). Pendant ce passage, le dioxygène dissous dans l'eau entre dans le sang, et le dioxyde de carbone sort dans l'eau.

Pourquoi le poisson meurt-il hors de l'eau ? Dans l'air, les fines lamelles des branchies se collent les unes aux autres et se dessèchent. La surface d'échange devient très petite : le poisson ne peut plus prendre assez de dioxygène, il meurt asphyxié, même au milieu de l'air.

4. La respiration par trachées

Les insectes (criquet, mouche, abeille, fourmi) ne respirent ni par des poumons ni par des branchies. Sur les côtés de leur abdomen, on voit de petits trous : les stigmates. Chaque stigmate s'ouvre sur un tube, la trachée, qui se ramifie en tubes de plus en plus fins, les trachéoles, qui vont jusqu'aux organes. L'air arrive directement aux cellules, sans passer par le sang.

On peut voir chez un criquet l'abdomen se contracter et se dilater : ce sont ses mouvements respiratoires, qui font circuler l'air dans les trachées.

Attention : il ne faut pas confondre les trachées des insectes avec la trachée-artère des mammifères, qui est le tuyau qui conduit l'air aux poumons.

5. La respiration par la peau (respiration cutanée)

Chez certains animaux, c'est la peau qui fait les échanges gazeux. Pour cela, elle doit être fine et toujours humide.

• Le ver de terre n'a ni poumons ni branchies : il respire uniquement par sa peau, couverte de mucus. Si on le laisse au soleil, sa peau sèche et il meurt. Après une forte pluie, les vers sortent du sol, car la terre gorgée d'eau manque d'air.
• La grenouille adulte respire à la fois par ses poumons et par sa peau nue et humide (et aussi par l'intérieur de sa bouche). Sous l'eau, sa respiration se fait surtout par la peau. Son têtard, lui, respire par des branchies : chez la grenouille, l'organe respiratoire change au cours de la vie.

6. Ce que tous les organes respiratoires ont en commun

Poumons, branchies, trachées ou peau : toutes ces surfaces d'échange ont les mêmes caractères :

• une paroi très mince, que les gaz traversent facilement ;
• une surface humide (les gaz passent dissous dans l'eau) ;
• une grande surface (des millions d'alvéoles, de nombreuses lamelles, des milliers de trachéoles) ;
• sauf chez les insectes, un riche réseau de vaisseaux sanguins qui emporte le dioxygène.