La respiration dans le monde animal

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

Les oiseaux et l'altitude

 

Lors de leur migration, différents oiseaux comme les oies passent au-dessus des chaînes de montagne, y compris l'Himalaya. Ces oiseaux se retrouvent couramment à des altitudes de 9.000-10.000 mètres.

Quelle que soit l'altitude à laquelle nous nous trouvons, le dioxygène représente près de 21% des gaz présents dans l'air. Comme l'air se raréfie avec l'altitude, la quantité de dioxygène disponible diminue. Alors qu'au niveau de la mer, les pressions de l'air et de dioxygène sont respectivement de 760 mm Hg et 150 mm Hg (mm Hg = millimètres de mercure), au sommet de l'Everest, ces valeurs sont divisées par trois (250 et 43 mm Hg).
L'appauvrissement de la quantité de dioxygène dans l'atmosphère se répercute à tous les "étages" de l'organisme. La pression en dioxygène baisse au niveau des poumons, du sang et des tissus musculaires.

Un mammifère placé dans un caisson et hissé à une altitude de 9.000-10.000 mètres ne survit que peu de temps. Les alpinistes qui partent dans l'Himalaya s'équipent parfois de bouteilles de dioxygène : au dessus de 8.000 mètres, c'est la "zone de la mort", les expéditions savent qu'ils doivent se préparer plusieurs mois avant de l'affronter (voir adaptation du sportif à l'altitude) Mais les oiseaux qui volent à 9.000-10.000 mètres n'ont aucun "accessoire", et continuent à voler ! Comment font-ils ?

L'appareil respiratoire des oiseaux particulièrement efficace puisque l'air circule dans un seul sens, ce qui est plus efficace pour un renouvellement presque complet de l'air.

Le système d'échange des gaz entre l'air et le sang est plus efficace :

  1. le système des parabronches assure une surface d'échange environ 10 fois supérieure à celle obtenue chez un mammifère (à taille comparable).

  2. La paroi qui sépare l'air est le sang est plus fine chez les oiseaux (0,1 à 0,2 µm) que ches les mammifères (1 à 5 µm).

  3. L'échange est d'autant plus efficace que le sang et l'air circulent de façon croisée :

  • le sang pauvre en O2 arrive par l'avant des poumons, où l'air s'est déjà appauvri en O2

  • au fur et à mesure qu'il parcourt le poumon vers l'arrière, il rencontre un air de plus en plus riche en O2, ce qui optimise l'absorption de celui-ci. En effet, un sang riche en O2 absorbe moins bien celui-ci.

  • Le système est semblable pour le CO2.

Il y a une hyperventilation = les oiseaux respirent très vite, quand ils sont à très haute altitude.