VIE ANIMALE DANS L'AIR ET DANS L'EAU

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Les échanges gazeux

Le métabolisme énergétique d'un animal utilise l'oxygène comme comburant et des substances organiques (glucides, lipides, protides) comme carburant, fournissant ainsi un résidu de dioxyde de carbone et d'eau.

Le changement des quantités d'oxygène et de dioxyde de carbone dans le milieu respiré par les animaux s'accompagne d'un changement de leur concentration et, par conséquent, de leurs pressions partielles (encore appelées tensions), car il existe pour chaque corps gazeux – oxygène, dioxyde de carbone, azote, etc. – une relation entre sa concentration, dans l'eau ou dans l'air, et sa pression partielle.

Respiration chez un animal aquatique et chez l'homme

Dessin : Respiration chez un animal aquatique et chez l'homme

Variation comparée des tensions d'oxygène et de dioxyde de carbone au cours de la respiration, chez un animal à vie aquatique et chez l'homme, lors de la ventilation pulmonaire (en millimètres de mercure). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

À l'équilibre, les pressions partielles de l'oxygène dans chacun de ces milieux sont identiques ; mais les concentrations d'oxygène sont tout à fait différentes, l'air contenant beaucoup plus de molécules d'oxygène que l'eau. En quelque sorte, on peut dire que l'oxygène est beaucoup plus « soluble » dans l'air que dans l'eau. Certes, il n'est pas habituel de parler de solubilité de l'oxygène dans l'air ; c'est une des raisons pour lesquelles, en biologie, on fait de plus en plus souvent usage du terme capacitance pour caractériser la relation, quel que soit le milieu, qui existe entre la variation de la concentration de l'oxygène (ou du dioxyde de carbone, de l'azote, etc.) et la variation de sa pression partielle ; la capacitance se définit comme le rapport de ces deux quantités : elle mesure la capacité d'un milieu à contenir un gaz, en fonction de la pression partielle de ce gaz.

Cas de l'oxygène

Quelle est l'influence de cette différence de capacitance de l'oxygène, dans l'eau et dans l'air, sur les animaux aquatiques et aériens ? Selon qu'une quantité d'oxygène donnée est prélevée dans l'eau ou bien dans l'air, les variations de pressions partielles dans ces deux milieux sont très différentes. Ainsi, quand un animal aquatique, quel que soit le groupe zoologique auquel il appartient, abaisse d'une cinquantaine de millimètres de mercure (mm Hg) la pression d'oxygène dans l'eau qu'il exhale, il prélève un dixième de millimole d'oxygène dans chaque litre d'eau respiré ; l'animal aquatique doit ainsi inhaler dix litres d'eau pour en soustraire une millimole d'oxygène.

En revanche, l'animal à respiration aérienne se trouve dans un milieu, l'air, qui, à pression partielle égale, est beaucoup plus riche en oxygène que l'eau. Comme cet animal est capable d'abaisser la pression d'oxygène de 150 mm Hg (air inspiré) à 120 mm Hg (gaz expiré), il prélève, par litre d'air, 1,67 millimole d'oxygène. Autrement dit, sa « ventilation spécifique » vaut 0,6 litre par millimole d'oxygène, valeur beaucoup plus faible que celle qui a été constatée chez l'animal aquatique.

Cette différence de ventilation spécifique est absolument générale, et même si les valeurs peuvent varier d'une espèce à l'autre et selon les circonstances, on observe toujours que, pour extraire une quantité donnée d'oxygène, les animaux à respiration aérienne qui vivent dans un milieu riche en oxygène ont une activité respiratoire moins grande que les animaux aquatiques, dont le milieu est relativement pauvre en oxygène.

Pressions partielles du dioxyde de carbone et de l'oxygène

Tableau : Pressions partielles du dioxyde de carbone et de l'oxygène

Variation des pressions partielles du dioxyde de carbone et de l'oxygène, ?PCO2 et ?PO2, exprimées en millimètres de mercure ou torrs, quand 0,1 millimole de CO2 est rejeté dans un litre du milieu, eau ou air, ou quand 0,1 millimole de O2 y est prélevé. L'eau et l'air sont à 18 0C. La... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Cas du dioxyde de carbone

Dans l'eau, la solubilité (ou capacitance) du dioxyde de carbone est beaucoup plus élevée que celle de l'oxygène. Par conséquent, la mise en solution de 0,1 millimole de dioxyde de carbone dans l'eau s'accompagne d'une variation de pression partielle beaucoup plus faible que celle qui correspond au départ de la même quantité d'oxygène. C'est pourquoi, dans l'eau, le dioxyde de carbone est facilement éliminé par l'animal aquatique et sa pression partielle n'est jamais très élevée dans le sang de celui-ci : en eau bien aérée, elle n'atteint qu'un ou deux mm Hg.

En revanche, en phase gazeuse, la capacitance du dioxyde de carbone est la même que celle de l'oxygène ; il en résulte que si en même temps qu'un animal prélève de l'oxygène dans un litre d'air, il y introduit 1,67 millimole de dioxyde de carbone, la variation de tension de ce gaz sera importante, de l'ordre de 30 mm Hg.

Ainsi se dégage une loi générale : lors de la respiration, la diminution de la pression d'oxygène dans l'eau ou l'air, inhalés et exhalés, est du même ordre de grandeur chez le poisson et la tortue, tandis que l'élévation de la pression du dioxyde de carbone n'est que de un à deux mm [...]

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 6 pages

Médias de l’article

Respiration chez un animal aquatique et chez l'homme

Respiration chez un animal aquatique et chez l'homme
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Pressions partielles du dioxyde de carbone et de l'oxygène

Pressions partielles du dioxyde de carbone et de l'oxygène
Crédits : Encyclopædia Universalis France

tableau

Volumes d'air respirés par la truite et par la tortue

Volumes d'air respirés par la truite et par la tortue
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Système de soutien de différents animaux selon le poids

Système de soutien de différents animaux selon le poids
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Afficher les 5 médias de l'article


Écrit par :

  • : directeur de recherche au C.N.R.S., directeur du laboratoire de physiologie respiratoire, Strasbourg

Classification

Voir aussi

Pour citer l’article

Pierre DEJOURS, « VIE ANIMALE DANS L'AIR ET DANS L'EAU », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 20 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/animal-vie-dans-l-eau-et-dans-l-air/