La respiration dans le monde animal

4. Comment les caractéristiques du milieu déterminent-elles les conditions de la respiration ?

Les insectes de la mare et la respiration

 

Tous les insectes adultes respirent du dioxygène atmosphérique... même ceux qui passent leur vie dans l'eau d'une mare comme la nèpe ou la notonecte. Quelles stratégies vont leur permettre de respirer ?

L'eau des mares abrite de nombreuses larves d'insectes. Certaines larves comme la larve de libellule utilisent le dioxygène dissous, d'autres non : c'est le cas de la larve de Dytique… Comment font ces larves pour respirer ?

 

Les nageurs à respiration aérienne. 

Les animaux de ce groupe doivent périodiquement remonter à la surface pour renouveler leur provision de dioxygène. 

La notonecte et la nèpe par exemple se sont adaptées au milieu aquatique et disposent toujours d'un système trachéen fonctionnel, ouvert sur le milieu aérien extérieur par des stigmates qui peuvent se fermer lorsque l'animal descend sous l'eau. 

Dans la plupart des cas, il ne reste que deux stigmates, soit antérieurs (hydrophiles, dytiques) soit postérieurs (gyrins, notonectes, nèpes, ranâtres).

Sont nageurs : 

des coléoptères (dytique, gyrinus, hydrophiles, donacia) 

      des hémiptères (punaises d'eau telles que la notonecte, corise, naucore, nèpe et ranâtre) à l'état larvaire comme à l'état adulte. 

      des diptères à l'état larvaire.

Certaines espèces partent en plongée en emportant une provision d'air qu'ils viennent renouveler périodiquement...

Cette réserve d'air est utilisée directement dans les trachées et les mouvements respiratoires ne cessent pas pendant la plongée. Le taux de dioxygène s'abaisse donc et tombe à moins de 1 % en 3 ou 4 minutes chez beaucoup d'espèces, les obligeants à faire surface rapidement. 

Outre son rôle de simple réserve de dioxygène, la réserve d'air emportée joue un rôle de "branchie physique" : la réserve d'air emportée par l'insecte va permettre l'utilisation de dioxygène dissout dans l'eau. En effet, du fait de la respiration, la pression partielle de dioxygène dans la réserve d'air diminue pour devenir rapidement inférieure à celle du dioxygène dissout, qui diffuse alors du milieu aqueux vers la réserve. On estime que la quantité de dioxygène rendue ainsi utilisable est de plus de 10 fois supérieure à celle contenue au départ dans la réserve. Dans de nombreux cas, la diffusion de l'O2 dissout pourrait être suffisante pour assurer les besoins en dioxygène des insectes. Les animaux sont cependant obligés de remonter régulièrement à la surface pour renouveler leur réserve, le volume de celle-ci diminuant rapidement par perte de diazote qui diffuse de la réserve vers le milieu extérieur. 

Le volume de la réserve diminue d'autant plus rapidement que la plongée est profonde. Si la réserve disparaît totalement, l'eau pénètre dans les trachées entraînant la mort de l'animal. Finalement, dans de nombreux cas, les visites à la surface ont plus pour objet de renouveler le stock de diazote que le stock de dioxygène. Le renouvellement d'O2 ne parait en fait nécessaire que pour les espèces de grande taille en période d'activité.

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plus sur la respiration de l'insecte

Hydrophilus piceus

nèpe

 

Les marcheurs et rampants à respiration aquatique. 

Les larves de libellule, de phrygane, et de sialis marchent le plus souvent au fond de l'eau. Tous ces animaux ont une respiration aquatique. 

L’observation de l’appareil respiratoire des larves d’Ephémères peut se faire à l’aide d’un loupe ou bien encore à l’aide de la fonction macro d’une webcam. Des lamelles branchiales sont reliées à un tronc trachéen.  

Les branchies sont présentes sur l’abdomen de part et d’autre du corps. Ces branchies ne sont pas, comme celles des poissons, un lieu d’échange de dioxygène et dioxyde de carbone entre le sang et l’eau. Ce sont de simples appareils qui captent le dioxygène dissous dans l’eau. Le dioxygène capté s’engage dans les troncs trachéens et arrive au contact des tissus. 

Chez toutes les espèces de libellules et agrions, les œufs donnent des larves aquatiques, qui peuvent subir une quinzaine de mues avant la métamorphose, donnant la forme adulte, ailée. Le stade larvaire dure de un à trois ans ; dans le cas des agrions, la larve reste un an sous l'eau. La larve est caractérisée par des lamelles sur le corps qui ressemblent à des branchies, situées sur les parois de l'ampoule rectale, qui sont utilisées pour la respiration. L'eau est renouvelée régulièrement par des mouvements d'entrée et de sortie, permettant les échanges gazeux. A la pointe de l’abdomen, se trouvent 5 valves pointues (3 grandes et 2 petites) ; lorsqu’elles sont écartées, un courant d’eau alternatif se produit dans le rectum de la larve. L’eau baigne dans ce rectum, des lamelles dans lesquelles se ramifient les troncs trachéens.

Les Gyrins sont des insectes proches des Dytiques ; leurs larves possèdent des branchies et n’ont pas besoin de remonter en surface pour respirer : elles consomment le dioxygène dissous dans l’eau.

La larve de Chironome ne possède pas de branchies évidentes et le système trachéen est clos. La respiration de cette larve semble être avant tout une respiration cutanée de l’oxygène dissous dans l’eau. 

Et la larve de moustique ?

 
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Origine des documents

bernard.langellier/mare

les marais

educ-envir.org/dytique

isuisse.ifrance/etang/demoiselle

amisdelaterre.be/mares/nepe

peche en Aveyron/insectes/eaux stagnantes

ulg.ac.be/physioan

csvdc.qc.ca/moustique