Les animaux échangent des gaz, principalement de l'oxygène et du dioxyde de carbone, via divers systèmes respiratoires adaptés à leur environnement et à leur mode de vie spécifiques. Voici quelques modes d’échange gazeux courants observés dans différents groupes d’animaux :
1. Poumons :
- Présents chez les vertébrés terrestres (mammifères, oiseaux, reptiles), les poumons sont des organes internes utilisés pour les échanges gazeux.
- Ils contiennent de nombreux sacs aériens appelés alvéoles, qui augmentent la surface pour un échange gazeux efficace.
- L'air est aspiré dans les poumons lors de l'inspiration et expulsé lors de l'expiration. L'oxygène est absorbé dans la circulation sanguine par les alvéoles et le dioxyde de carbone est libéré.
2. Branchies :
- Les branchies sont des structures respiratoires présentes chez les animaux aquatiques comme les poissons et certains amphibiens.
- Ils sont constitués de filaments fins et hautement vascularisés en suspension dans l'eau.
- L'eau passe par les branchies et l'oxygène est extrait de l'eau à travers les filaments jusque dans la circulation sanguine. Le dioxyde de carbone est rejeté dans l'eau.
3. Systèmes trachéaux :
- Les insectes et certains autres invertébrés possèdent un système trachéal pour les échanges gazeux.
- Les trachées sont un réseau de tubes ramifiés qui délivrent l'oxygène directement aux cellules et aux tissus.
- L'air entre par les stigmates (petites ouvertures sur le corps), traverse les trachées et atteint les cellules. Le dioxyde de carbone se diffuse dans la direction opposée.
4. Respiration cutanée :
- Certains animaux, comme certains amphibiens (grenouilles, salamandres) et certains invertébrés aquatiques (vers plats par exemple), dépendent de la respiration cutanée.
- L'oxygène est absorbé et le dioxyde de carbone est libéré directement à travers la peau, fine et très vascularisée. Ceci est plus fréquent dans les environnements humides.
5. Diffusion et surface corporelle :
- Les organismes simples comme les éponges, les méduses et les vers plats échangent des gaz par simple diffusion à travers la surface de leur corps.
- Toute la surface du corps est exposée à l'eau, ce qui permet un échange gazeux efficace.
6. Pompage buccal :
- Certains invertébrés marins, comme les concombres de mer, utilisent le pompage buccal pour les échanges gazeux.
- Ils aspirent l'eau dans leur bouche, la font passer par un organe spécialisé appelé arbre respiratoire et l'expulsent. L'oxygène est extrait de l'eau au cours de ce processus.
7. Respiration cloacale :
- Certaines tortues aquatiques et certains amphibiens pratiquent la respiration cloacale.
- Ils absorbent l'oxygène grâce à la paroi spécialisée de leur cloaque, qui est une chambre polyvalente utilisée pour la digestion, la reproduction et l'excrétion.
8. Chambres branchiales :
- Les limules et certains autres arthropodes marins ont des chambres branchiales équipées d'appendices modifiés qui fonctionnent comme des branchies.
- Ces structures facilitent les échanges gazeux dans un espace clos.
Le choix du système respiratoire et les adaptations spécifiques varient en fonction de l'environnement de l'animal, de son niveau d'activité et de son histoire évolutive. Chaque système a ses avantages et ses contraintes en termes d'efficacité et de disponibilité de l'oxygène dans le milieu environnant.