Les branchies : fonctionnement respiratoire des animaux aquatiques

Résumé

Ce document explique le fonctionnement des branchies, structures respiratoires les plus efficaces pour la vie dans l'eau. Il distingue les branchies externes, plus anciennes mais vulnérables, des branchies internes, protégées dans une cavité, en prenant pour exemples les mollusques bivalves et les poissons. L'élève y découvre le principe de ventilation et le système à contre-courant.

Points clés

Les branchies sont des expansions laminaires de la paroi du corps qui permettent la respiration aquatique.
Les branchies externes sont projetées hors du corps ; elles sont plus anciennes mais attirent les prédateurs et se blessent facilement.
Les branchies internes sont logées dans une cavité communiquant avec l'extérieur, ce qui assure une meilleure protection et une ventilation efficace.
Chez les mollusques bivalves, les branchies se trouvent dans la cavité du manteau et l'eau circule grâce à l'action ciliaire.
Chez les poissons, chaque branchie comporte un arc branchial portant deux rangées de filaments, eux-mêmes formés de lamelles parallèles.
Le système à contre-courant, où le flux sanguin circule en sens opposé à l'eau, permet d'extraire un maximum d'oxygène.

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Le fonctionnement des branchies chez les animaux

Les branchies sont les structures respiratoires les plus efficaces pour la vie dans l'eau. Ce sont des expansions laminaires formées par la paroi du corps filiforme de l'animal. Si ces développements sont projetés en dehors du corps, on les appelle branchies externes ; s'ils sont logés dans une cavité qui communique avec l'extérieur, on les appelle branchies internes.

Les branchies externes

Les branchies externes sont les plus anciennes du point de vue évolutif, formées par l'expansion de la surface du corps. Elles se produisent chez certains mollusques, insectes, larves aquatiques d'amphibiens et crustacés inférieurs. Elles présentent des inconvénients :

Les prédateurs sont attirés car elles sont frappantes.
Elles sont facilement blessées et difficiles à protéger.

Les animaux qui possèdent ces branchies souffrent d'une absence de système de ventilation, de sorte qu'ils sont contraints de se déplacer constamment, de déplacer l'eau ou de s'appuyer sur les courants environnants.

Les branchies internes

Les branchies internes sont plus complexes. L'introduction des branchies dans une cavité a permis l'émergence d'un mécanisme de ventilation offrant une plus grande protection et un meilleur aérodynamisme des surfaces respiratoires du corps. En possèdent :

Les mollusques bivalves

Comme les moules, ils possèdent des branchies situées dans la cavité du manteau, qui offre une grande surface respiratoire. L'eau pénètre dans la cavité du manteau par la face ventrale postérieure du corps à travers les valves béantes, monte par action ciliaire antérieure via les branchies et les palpes vers la bouche et les plaques branchiales, puis descend jusqu'à la sortie de la boucle. Ainsi, ce courant d'eau facilite l'échange de gaz et la filtration de la nourriture.

Les poissons

Leurs branchies sont hébergées dans une chambre branchiale. Chaque branchie est constituée entièrement d'un axe squelettique, l'arc branchial, d'où partent deux rangées de filaments branchiaux. Chaque filament possède un certain nombre de lamelles parallèles.

« Le flux circulant sur les filaments branchiaux court dans la direction opposée à l'écoulement de l'eau. » C'est ce qu'on appelle le système à contre-courant, ce qui permet une extraction maximale de l'oxygène de l'eau. Les poissons pompent l'eau en continu par la bouche vers les arcs branchiaux. Lors de l'inspiration, la cavité du pharynx du poisson augmente, favorisant l'entrée d'eau par la bouche. Lors de l'expiration, le poisson ferme la bouche et la valve orale située derrière les dents. De cette façon, l'eau sort par les ouïes.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre branchies externes et branchies internes ?

Les branchies externes sont projetées en dehors du corps, alors que les branchies internes sont logées dans une cavité communiquant avec l'extérieur. Les branchies internes offrent une meilleure protection et un mécanisme de ventilation plus efficace.

Qu'est-ce que le système à contre-courant chez les poissons ?

C'est un dispositif où le flux circulant sur les filaments branchiaux va dans la direction opposée à l'écoulement de l'eau. Cela permet une extraction maximale de l'oxygène présent dans l'eau.

Comment l'eau circule-t-elle chez les poissons ?

Les poissons pompent l'eau par la bouche vers les arcs branchiaux. À l'inspiration, la cavité du pharynx augmente et l'eau entre par la bouche ; à l'expiration, la bouche se ferme et l'eau sort par les ouïes.