Comment fonctionnent les branchies de poisson

Comment fonctionnent les branchies de poisson

Aujourd'hui, j'ai découvert comment fonctionnent les branchies de poisson.

Ces fantastiques petits organes permettent au poisson d’absorber l’oxygène de l’eau et de l’utiliser comme source d’énergie. Sur le plan fonctionnel, les branchies ne sont pas si différentes des poumons chez l'homme et chez d'autres mammifères. La principale différence réside dans la capacité des poissons à absorber des concentrations d'oxygène disponibles beaucoup plus faibles, tout en permettant aux poissons de maintenir un niveau approprié de chlorure de sodium (sel) dans leur circulation sanguine.

Les branchies fonctionnent sur le même principe que les poumons. Dans les poumons, il existe de petits sacs appelés alvéoles, capillaires à environ 70%. Ces capillaires transportent le sang désoxygéné du corps. Lorsque l'oxygène et le dioxyde de carbone traversent la membrane des alvéoles, les capillaires ramènent le sang nouvellement oxygéné dans le corps. De même, les branchies ont de petites rangées et de petites colonnes de cellules spécialisées regroupées sous le nom d'épithélium. Le sang désoxygéné du poisson est acheminé directement du cœur vers l'épithélium par les artères et même de plus petites artérioles. Lorsque l'eau de mer traverse de force les membranes de l'épithélium, l'oxygène dissous dans l'eau de mer est absorbé par de minuscules vaisseaux sanguins et veines, tandis que le dioxyde de carbone est échangé.

Les branchies ont elles-mêmes l'apparence d'un radiateur de voiture. La plupart des poissons ont 4 branchies de chaque côté, constituées d'une structure principale en forme de barre comportant de nombreuses branches comme celle d'un arbre, et de branches encore plus petites. Cet agencement de cellules permet une très grande surface lorsque les branchies sont immergées dans l'eau.

Sur le plan fonctionnel, le mécanisme de pompage de l'eau sur les ouïes en forme de radiateur semble varier selon les espèces de poissons. En général, cela se fait en abaissant le plancher de la bouche du poisson et en élargissant le lambeau cutané externe qui protège les branchies, appelé opercule. Cette augmentation de volume diminue la pression dans la bouche, provoquant l’écoulement de l’eau. Lorsque le poisson se soulève, un repli de peau intérieur forme une sorte de valve qui ne permet pas à l’eau de s’échapper. La pression est alors augmentée par rapport à l'extérieur de la bouche et l'eau est forcée à travers l'ouverture de l'opercule et à travers les branchies.

Les branchies elles-mêmes ont besoin d'une très grande surface pour fournir au poisson les besoins en oxygène nécessaires. L'air contient environ 21% d'oxygène, soit environ 210 000 parties par million. L'eau, par contre, ne contient qu'environ 4 à 8 parties par million d'oxygène dissous que les branchies peuvent extraire. De ce fait, si le poisson n’avait pas une grande surface branchiale pour absorber autant d’oxygène que possible, il suffoquerait rapidement. Les animaux à sang froid ont également tendance à avoir un métabolisme plus faible que leurs homologues à sang chaud. Cela les aide dans leur capacité à gérer les environnements contenant peu d'oxygène disponible. Si le poisson de même taille avait un sang chaud, le métabolisme du petit nageur serait augmenté au point que l'oxygène disponible ne serait plus suffisant et que peu de Nemo périrait.

Bien que la grande surface branchiale permette un échange suffisant de dioxyde de carbone et d'oxygène, elle expose en même temps le même volume sanguin important à l'eau de mer hypertonique (c'est-à-dire plus salée que l'eau de mer), ce qui crée une situation dans laquelle le poisson doit avoir une mécanisme de secours pour expulser l'excès de sodium absorbé accidentellement. À l'inverse, les poissons d'eau douce doivent avoir un mécanisme opposé leur permettant d'excréter l'eau excédentaire afin de maintenir leur taux de sodium suffisamment élevé. Qu'à cela ne tienne, de ces gitans anadromes qui font des va-et-vient, capables de s'épanouir dans des environnements d'eau douce et salée. Nous les appellerons juste comme des fêtards et nous en resterons là.

Pour faire face à ce problème de sodium, les branchies se trouvent dans de petites cellules appelées cellules chlorées. Ces cellules permettent l'extrusion de tout sodium indésirable. Les poissons d'eau douce ont généralement moins de ces cellules que leurs homologues marins. Ceci, combiné à la possibilité d'avoir une urine extrêmement diluée, permet aux poissons d'eau douce de maintenir leur taux de sodium suffisamment élevé.

Faits bonus:

  • Étant donné que la taille des branchies facilite l'absorption de l'oxygène, comme on peut s'y attendre, plus un poisson est actif, plus ses branchies sont grandes par rapport à sa taille.
  • Étant donné que le milieu marin est hyperosmotique, le poisson boney a tendance à perdre de l’eau par osmose. À cause de ce. ils ont tendance à compenser en absorbant de l'eau dans l'intestin, ce qui aggrave le problème de l'absorption de sodium.
  • La distance entre le sang et l'eau dans les cellules épithéliales de poisson est d'environ 1 micromètre, soit environ 1 millionième de mètre.
  • Avec environ 32 000 espèces, les poissons présentent une plus grande diversité d’espèces que n’importe quelle autre classe de vertébrés.
  • On estime qu’il existe environ 15 000 espèces de poissons non identifiées
  • Des preuves fossiles ont suggéré que les poissons sont sur la terre depuis environ 400 millions d'années.
  • Les poissons capables de vivre à la fois en eau salée et en eau douce sont appelés poissons anadromes.
  • La plupart des poissons osseux maintiennent la teneur en sodium de leurs fluides corporels à environ 40% de celle de l'eau de mer.
  • Les poissons anadromes doivent avoir des processus physiologiques pour faire face à la modification de la teneur en sel de leur environnement. L'un des mécanismes utilisés est que, lorsqu'ils se trouvent dans de l'eau douce, ils ont tendance à avoir la capacité d'excréter de l'urine très diluée, éliminant ainsi davantage d'eau fraîche et maintenant leur taux de sodium normal.Lorsqu'ils sont dans de l'eau salée, ils utilisent un groupe spécialisé de cellules excrétant du sel dans les branchies et la muqueuse buccale. Ils ont aussi des reins capables d'excréter de l'urine très concentrée.
  • Les requins et les myxines ont une teneur en sel bien supérieure à celle des poissons osseux et ce dernier est naturellement en équilibre avec l'eau de mer. Le problème de la régulation du sel chez les poissons osseux est donc évité.

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