Évolution des systèmes digestif et respiratoire animal

Évolution du système digestif

Évolution du dispositif digestif : Les organismes primitifs avec des pièges à digestion extracellulaire avaient une nutrition où les particules de nourriture atteignaient le tractus gastro-intestinal, où s'effectuaient la digestion et l'absorption. Le système digestif possédait une seule ouverture, qui servait de bouche et d'anus. Il se présente chez les nématodes deux ouvertures : la bouche, pour l'ingestion d'aliments, et l'anus pour l'égestion.

Développement de structures spécialisées

Dans l'étape de la nutrition des macrophages, la nécessité du développement de structures spécialisées pour l'ingestion, telles que les mâchoires ou les dents, s'est fait sentir, ainsi qu'un muscle capable de générer des mouvements péristaltiques pour pousser la nourriture le long du tractus digestif. En outre, un certain nombre de changements ont contribué à accroître l'efficacité de la digestion :

• Un allongement du tractus digestif et des plis, en particulier dans les sphincters de l'intestin.
• La différenciation de zones ayant des fonctions différentes.
• L'augmentation de la surface d'absorption à travers les plis de la muqueuse.

Le système respiratoire

Le terme système respiratoire est appliqué à deux processus biologiques différents :

• Respiration cellulaire ou interne : C'est un processus de libération d'énergie chimique pour laquelle la plupart des organismes ont besoin d'oxygène (O₂).
• Respiration externe : C'est un processus d'échange de gaz entre l'organisme et son environnement extérieur.

La respiration trachéale

Ce type de respiration est caractéristique des insectes et autres arthropodes terrestres. L'échange de gaz a lieu grâce à une série de tubes, les trachées. Les trachées, par invaginations du tégument, se produisent dans l'air et entrent par de petits trous à la surface du corps, appelés stigmates ou spiracles.

Les conduits trachéaux diminuent de taille en se bifurquant, de sorte que les plus fins (trachéoles) sont en contact direct avec les cellules, où les échanges gazeux se font par diffusion. Ainsi, l'existence d'un système circulatoire pour le transport de gaz n'est pas nécessaire, et chez ces organismes, le système circulatoire ne remplit pas cette fonction. Cela est possible grâce à une approche coordonnée du système d'ouverture et de fermeture des stigmates liée aux contractions musculaires.

Évacuation et mécanismes physiques

L'évacuation de l'intestin se fait par un tube intestinal d'un diamètre plus grand, qui est aussi appelé le gros intestin, et est séparé de celui-là par la valvule iléo-colique.

Mécanisme de diffusion

La diffusion est un phénomène physique qui est dû à l'agitation moléculaire, par lequel une substance dissoute est capable de passer à travers une membrane séparant deux solutions. La vitesse de diffusion est proportionnelle à la différence de concentration des deux côtés de la membrane, ainsi qu'à la surface de séparation des solutions.

Incorporation des nutriments gazeux

Les animaux ont besoin d'oxygène pour obtenir de l'énergie. Chez les animaux, le processus effectue les échanges gazeux entre l'environnement interne et l'environnement extérieur au cours de la capture d'oxygène de l'atmosphère et de la libération de dioxyde de carbone formé pendant la respiration cellulaire.

Adaptation selon l'habitat

Les échanges gazeux se déroulent différemment en fonction de la taille, de la complexité et de l'habitat des animaux. Chez les animaux les plus simples, l'O₂ dissous dans l'eau où ils vivent passe par diffusion aux cellules, et le CO₂ diffuse dans l'eau de la même manière ; ils n'ont pas de structures spécialisées pour les échanges gazeux.

La respiration cutanée

Les animaux vivant dans des environnements humides ou aquatiques prennent de l'oxygène à travers la peau, c'est-à-dire qu'ils ont une respiration cutanée. Ce type de respiration requiert certaines caractéristiques particulières, car les échanges gazeux se produisent à travers la surface du corps. Il est essentiel que la peau soit mince et perméable aux gaz ; elle est constamment mouillée par un écoulement muqueux et dispose d'un environnement interne situé très près de l'extérieur pour recevoir l'O₂ et le transporter vers les cellules. Ces animaux sont caractérisés par le fait d'avoir une surface de contact avec l'environnement extérieur très grande en proportion de leur volume et une faible activité métabolique.

Efficacité des structures spécialisées

À mesure qu'augmente la complexité de l'animal, des structures spécialisées sont nécessaires pour accroître l'efficacité du processus de diffusion. Ces structures ont les caractéristiques suivantes :

• Une grande surface des voies respiratoires pour communiquer l'environnement avec le corps et à travers laquelle les échanges gazeux se produisent par diffusion.
• Des parois minces dont la face extérieure est baignée par un liquide qui, par le milieu, permet à l'O₂ et au CO₂ de se dissoudre et de diffuser, car une surface respiratoire sèche est physiologiquement futile. Chez les animaux aquatiques, ces parois sont baignées par l'eau de l'environnement et, chez les terrestres, elles sont maintenues humides par un film d'eau.
• La fourniture de l'oxygène de l'environnement externe peut être maintenue beaucoup plus efficacement si l'air ou l'eau qui en contient sous forme dissoute sont constamment remplacés. Ce type de flux est appelé ventilation et conduit à la différence de concentration maximale possible, ou gradient de diffusion, à travers la surface d'échange.
• Les structures utilisées pour la ventilation varient d'un organisme à un autre, mais en général, elles impliquent toutes un certain type de mouvements musculaires.
• Un système de transport (comme l'hémoglobine) pour assurer la distribution de l'O₂ et la collecte du CO₂.