Ventilation et échanges gazeux dans l'air - Poissons, amphibiens et reptiles

Question 1

Quelle structure spécialisée facilite les échanges gazeux chez les crabes terrestres?

Answer 1

Les scaphognathites causent l’entrée d’air via la contraction de ces muscles qui sont associés à la carapace à l’avant des branchies.

Question 2

Quelle structure spécialisée facilite les échanges gazeux chez les chélicérates?

Answer 2

Ils ont des invaginations de la surface corporelle qui permet de former des «poumons en lamelles» qui obtiennent de l’air qui passe par des stigmates qui se trouvent sous l’abdomen de l’animal.

Question 3

Quelle structure spécialisée facilite les échanges gazeux chez les insectes?

Answer 3

Leur système trachéal se répète à chaque métamère et permet l’entrée d’air au niveau des stigmates et qui passe par les trachéoles qui se divisent finement et apportent les gaz directement aux tissus. Ainsi, le transport des gaz est indépendant du système circulatoire. il est à noter que la respiration varie grandement d’un insecte à l’autre.

Question 4

Quelle est la particularité de plusieurs insectes habitant en milieux secs?

Answer 4

Plusieurs d’entre-eux peuvent fermer leurs stigmates de façon à conserver l’eau.

Question 5

Vrai ou faux? Plusieurs espèces de poissons se sont adaptés pour obtenir l’O2 de l’air plutôt que de l’eau.

Answer 5

Vrai, plus de 400 espèces.

Question 6

Quelles modifications permettent la respiration aérienne de certains poissons?

Answer 6

Modification des branchies (gobbis ou anguilles) ou du système digestif (poisson chat).

Question 7

Décrivez la respiration aérienne en 4 temps des dipneustes.

Answer 7

1) La bouche est ouverte à la surface de l’eau et la cavité buccal prend de l’expansion de façon à faire entrer l’air dans la bouche.
2) La bouche se referme et la cavité buccale se compresse de façon à faire passer l’air dans la chambre antérieure de l’organe respiratoire. L’animal peut commencer à nager.
3) La bouche reste fermée et la chambre antérieur avec la nouvelle air est fermée. Il y a contraction de la chambre postérieure et l’air provenant de la dernière respiration sort par l’opercule.
4) La bouche reste toujours fermée et la chambre antérieure s’ouvre afin de permettre le déplacement de l’air vers la chambre postérieure où l’échange gazeux a lieu. En séparant les 2 bouffées d’air, l’absorption d’O2 est maximisée.

Question 8

Quelle est la particularité de l’anguille qui permet sa respiration aérienne?

Answer 8

Ses cavités buccales et branchiales sont extrêmement vascularisées donc il y a un haut taux d’échange d’O2 lorsque l’air entre dans la bouche.

Question 9

Quelle est la particularité du poisson chat qui permet sa respiration aérienne?

Answer 9

Cette espèce a un estomac et un intestin très vascularisé donc le poisson chat avale l’air. Ce système est moins efficace que d’autres mais cette espèce l’a bien gardé.

Question 10

Quels types de respirations sont possibles chez les amphibiens?

Answer 10

Branchiale
Cutanée
Pulmonaire

Question 11

Les branchies des jeunes larves d’amphibiens sont-elles internes ou externes?

Answer 11

Externes

Question 12

Expliquez la respiration en 4 temps des amphibiens.

Answer 12

1) La bouche et les narines sont ouvertes de façon à laisser entrer l’air. La glotte est fermée donc l’air s’accumule dans la cavité buccale.
2) La glotte s’ouvre et le caractère élastique des poumons ainsi que compression du thorax causent la «contraction» des poumons. L’ancienne air sort donc des poumons et de l’organisme au niveau des narines.
3) Les narines se referment et la nouvelle air qui est enmagasinée dans la cavité buccale est propulsée vers les poumons via la levée du plancher buccal.
4) La glotte se referme et il y a échange de gaz au niveau des poumons.
* À noter que les phase 1 et 2 peuvent être inversée selon l’espèce en question. Si inversé, cela ressemble plutôt à la respiration des mammifères.

Question 13

Expliquez la respiration des têtards d’amphibiens.

Answer 13

La respiration se fait à 50% par les branchies et 50% par la peau. Les poumons sont non-fonctionnels. L’élimination de CO2 se fait via la peau.

Question 14

Expliquez la respiration des têtards avancés d’amphibiens.

Answer 14

La respiration se fait à 20% par les branchies, 60% par la peau et 20% par les poumons. L’élimination de CO2 se fait via la peau.

Question 15

Expliquez la respiration des amphibiens en stade adulte.

Answer 15

La respiration se fait à 80% par les poumons et 20% par la peau. Les branchies sont non-fonctionnelles ou absentes. L’élimination de CO2 se fait via la peau.
Lorsque l’animal est en hibernation ou en plongée, la respiration se fait à 100% par la peau.

Question 16

Quel type de poumons ont les reptiles (crocodiliens, tortues et lézards actifs) la plupart du temps?

Answer 16

Deux poumons multiloculaires.

Question 17

Combien de poumons ont les reptiles (serpents et lézards peu actifs) la plupart du temps?

Answer 17

Un poumon uniloculaire.

Question 18

Parfois, chez certains reptiles, il est possible d’avoir juste 1 poumon. Chez quel type d’animal ceci peut-il arriver?

Answer 18

C’est le cas de certaines espèces de serpents.

Question 19

Décrire la vascularisation particulière dans les poumons des reptiles.

Answer 19

Les poumons sont vascularisés juste sur une section. La section qui n’est pas vascularisée est conservée puisqu’elle sert à renouveler le médium. Ces sections ont la même fonction que les sacs aériens des oiseaux.

Question 20

Décrire physiquement les poumons uniloculaires? Et leur arrivée dans l’évolution.

Answer 20

Un seul grand compartiment composé de deux gros sacs liés a une trachée.
C’est le premier stade évolutif après les amphibiens et présent chez les espèces peu actives.

Question 21

Décrire physiquement les poumons multiloculaires? Et leur arrivée dans l’évolution.

Answer 21

Il est constitué de plusieurs chambres et l’air y est acheminé par les bronches qui sont des subdivisions de la trachée.
Il est arrivé lorsqu’une nouvelle catégorie de reptiles plus actifs et à métabolisme élevé sont apparus.

Question 22

Quelle est la principale innovation dans les poumons des reptiles?

Answer 22

La pompe aspirante.

Question 23

Décrire grossièrement comment fonctionne la pompe aspirante?

Answer 23

C’est arrivé avec la première division entre la cavité thoracique et abdominale.

Fonctionnement : L’air est directement INSPIRÉE (au lieu de pousser comme avant) dans les poumons.

Question 24

Les deux phases dans le cycle de ventilation par pompe aspirante sont l’inspiration et l’expiration. Décrire ce qui se produit dans la phase d’inspiration.

Answer 24

1. Les côtes bougent vers l’avant grâce aux muscles intercostaux.
2. Augmentation du volume de la cage thoracique.
3. La pression interne devient inférieure à l’extérieur et l’air est aspirée dans les poumons.

Phase active (car on dépense de l’énergie à faire bouger les muscles).

Question 25

Les deux phases dans le cycle de ventilation par pompe aspirante sont l’inspiration et l’expiration. Décrire ce qui se produit dans la phase d’expiration.

Answer 25

1. Il y a décontraction des muscles intercostaux et la cage thoracique reprend sa position initiale.
2. Diminution du volume de la cage thoracique.
3. Augmentation de la pression au niveau des poumons et l’air est expulsée.

Phase passive (car les muscles ne dépensent pas d’énergie pour se détendre).

Question 26

Décrire le mécanisme spécifique de mobilisation de la cage thoracique chez les serpents et lézards.

Answer 26

Pour se déplacer, ces animaux utilisent leurs muscles intercostaux = interaction entre locomotion et respiration.
Alors, la respiration sera moins efficace car les muscles ne seront pas uniquement utilisés pour respirer, mais également pour se déplacer.
Donc ici il y a une petite difficulté à faire les deux efficacement en même temps.

Question 27

Quelle est la solution souvent utilisée par les serpents et lézards pour rester efficace dans leur ventilation/respiration?

Answer 27

• Plusieurs espèces ont développés une pompe buccale.
• Alors, l’animal va aspirer l’air par la bouche et il y a une muqueuse très irriguée dans le palet qui permet d’absorber l’O2 directement dans la bouche sans aller dans les poumons.
• Ça optimise la respiration même en cas de déplacement.

Question 28

Décrire le mécanisme spécifique de mobilisation de la cage thoracique des tortues.

Answer 28

• Les côtes sont directement attachés à la carapace.
• Les muscles abdominaux (attachés à la carapace) se contractent et décontractent .
• Ces muscles servent aussi à se déplacer = limitation dans la respiration (contrainte #1).
• Les tortues ont besoin de plus d’O2 que les serpents et lézards à cause de leur métabolisme et taille plus élevée (contrainte #2).

Question 29

Quelle est la solution souvent utilisée par les tortues pour rester efficace dans leur ventilation/respiration?

Answer 29

• Ils n’ont PAS de pompes buccales!!!
• Ils vont alors marcher plus lentement pour permettre à leur corps de bouger et de respirer en même temps. (ou plutôt un après l’autre).

Question 30

Décrire le mécanisme spécifique de mobilisation de la cage thoracique chez les crocodiliens.

Answer 30

• Présence d’un septum hépatique (ancêtre de notre diaphragme) qui est un tissu conjonctif qui est rattaché au foie. = VRAI séparation entre la cavité abdominale et thoracique.
• Le foie et septum agissent comme un piston.
• Selon la contraction des muscles attachés à la fois au septum et à la ceinture pelvienne (diaphragmaticus), ça va pousser vers l’arrière ou vers l’avant.
• Si poussé vers l’arrière = diminue pression au niveau des poumons et il y a alors une entrée d’air.
• Si poussé vers l’avant, le foie retourne à sa position normale, le septum hépathique aussi et ca va pousser l’air hors des poumons.

Question 31

Décrire un avantage et progression évolutive du système de mobilisation de la cage thoracique des crocodiliens?

Answer 31

Les muscles de la respiration fonctionnent même si l’animal se déplace.