Respiration des amphibiens

Les amphibiens ont évolué de plusieurs façons de respirer. Les jeunes amphibiens, comme les têtards, utilisent des branchies pour respirer, et ils ne sortent pas de l’eau. Certains amphibiens conservent des branchies toute leur vie. Lorsque le têtard grandit, les branchies disparaissent et les poumons se développent. Ces poumons sont primitifs et ne sont pas aussi évolués que les poumons des mammifères. Les amphibiens adultes sont dépourvus de diaphragme ou en ont un réduit, de sorte que la respiration par les poumons est forcée. L’autre moyen de respiration des amphibiens est la diffusion à travers la peau. Pour favoriser cette diffusion, la peau des amphibiens doit rester humide.

Respiration des oiseaux

Les oiseaux sont confrontés à un défi unique en matière de respiration : ils volent. Voler consomme une grande quantité d’énergie ; par conséquent, les oiseaux ont besoin de beaucoup d’oxygène pour aider leurs processus métaboliques. Les oiseaux ont développé un système respiratoire qui leur fournit l’oxygène nécessaire pour voler. Comme les mammifères, les oiseaux ont des poumons, qui sont des organes spécialisés dans l’échange de gaz. L’air oxygéné, aspiré lors de l’inspiration, se diffuse à travers la surface des poumons vers la circulation sanguine, et le dioxyde de carbone se diffuse du sang vers les poumons et est expulsé lors de l’expiration. Les détails de la respiration entre les oiseaux et les mammifères diffèrent sensiblement.

En plus des poumons, les oiseaux ont des sacs aériens à l’intérieur de leur corps. L’air circule dans un sens depuis les sacs aériens postérieurs vers les poumons et hors des sacs aériens antérieurs. Le flux d’air est dans la direction opposée à celle du flux sanguin, et les échanges gazeux se font beaucoup plus efficacement. Ce type de respiration permet aux oiseaux d’obtenir l’oxygène nécessaire, même à des altitudes élevées où la concentration d’oxygène est faible. Cette directionnalité du flux d’air nécessite deux cycles d’admission d’air et d’expiration pour faire sortir complètement l’air des poumons.

Les oiseaux : Respiration et vol

Les oiseaux ont évolué vers un système respiratoire qui leur permet de voler. Le vol est un processus à haute énergie et nécessite beaucoup d’oxygène. De plus, de nombreux oiseaux volent à des altitudes élevées où la concentration d’oxygène est faible. Comment les oiseaux ont-ils développé un système respiratoire aussi unique ?

Des décennies de recherches menées par les paléontologues ont montré que les oiseaux ont évolué à partir des thérapodes, des dinosaures mangeurs de viande (figure 1). En fait, les preuves fossiles montrent que les dinosaures mangeurs de viande qui vivaient il y a plus de 100 millions d’années avaient un système respiratoire à flux similaire avec des poumons et des sacs aériens. Archaeopteryxet Xiaotingia, par exemple, étaient des dinosaures volants et on pense qu’ils sont les premiers précurseurs des oiseaux.

La plupart d’entre nous considèrent que les dinosaures sont éteints. Cependant, les oiseaux modernes sont les descendants des dinosaures aviaires. Le système respiratoire des oiseaux modernes a évolué pendant des centaines de millions d’années.

Figure 1. Les dinosaures, dont descendent les oiseaux, ont des os creux similaires et on pense qu’ils avaient un système respiratoire similaire. (crédit b : modification des travaux de Zina Deretsky, National Science Foundation)

Respiration des mammifères

Tous les mammifères ont des poumons qui sont les organes principaux de la respiration. La capacité des poumons a évolué pour soutenir les activités de l’animal. Pendant l’inspiration, les poumons se dilatent avec l’air et l’oxygène diffuse à travers la surface du poumon et entre dans la circulation sanguine. Pendant l’expiration, les poumons expulsent l’air et le volume pulmonaire diminue. Dans les prochaines sections, le processus de la respiration humaine sera expliqué.

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