Branchies

Les branchies sont les organes respiratoires des animaux aquatiques

Quels sont les branchies?

Le branchies, O Agallas, sont les organes respiratoires des animaux aquatiques, qui ont la fonction d'extraction de l'oxygène de l'eau et d'expulser le dioxyde de carbone vers l'environnement.

La quantité d'oxygène présente dans l'air est d'environ 21%, tandis que dans l'eau, elle n'est dissoute que dans une proportion de 1%. Cette variation a forcé les organismes aquatiques à développer des branchies, visant exclusivement l'extraction d'oxygène.

Les branchies se trouvent dans les invertébrés et les vertébrés.

Il y a des animaux qui vivent dans la zone côtière, comme les mollusques et les crabes, capables de respirer activement avec des branchies d'eau et d'air, tant qu'elles restent humides.

Contrairement au reste des organismes aquatiques, qui sont étouffés lorsqu'ils quittent l'eau malgré l'abondance de l'oxygène disponible.

Caractéristiques des branchies

- Les branchies peuvent atteindre des taux d'extraction à 80% d'oxygène, trois fois au-dessus de celui des poumons humains de l'air.

- Ils sont présents dans une grande variété d'organismes aquatiques: il existe différents types de branchies dans les mollusques, les vers, les crustacés, les échinodermes, les poissons et même les reptiles, dans certaines phases de leur cycle de vie.

- Ils varient considérablement en forme, en taille, en emplacement et en origine, entraînant des adaptations spécifiques dans chaque espèce.

- Pour les animaux aquatiques les plus évolués, l'augmentation de la taille et de la mobilité a déterminé une plus grande demande d'oxygène. L'une des solutions à ce problème a été l'augmentation de la zone des branchies.

Les poissons, par exemple, ont un nombre élevé de plis qui restent séparés les uns des autres par l'eau. Cela leur donne une grande surface d'échange gazeuse, ce qui leur permet d'obtenir leur efficacité maximale.

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- Ce sont des organes très sensibles, sensibles aux blessures physiques et aux maladies causées par des parasites, des bactéries et des champignons. Pour cette raison, en général, il est considéré que les branchies moins évoluées sont externes.

- Chez les poissons osseux, les branchies, face à des concentrations élevées de polluants chimiques tels que les métaux lourds, les solides en suspension et autres substances toxiques, subissent des dommages morphologiques ou des lésions appelé œdème.

Ceux-ci provoquent la nécrose du tissu branchi.

En raison de cette caractéristique, les branchies de poisson sont fréquemment utilisées par les scientifiques comme biomarqueurs d'importants de la pollution dans les médias aquatiques.

Fonctions des branchies

Échange gazeux

La fonction principale des branchies, pour les organismes invertébrés et vertébrés, est de réaliser le processus d'échange gazeux de l'individu avec l'environnement aquatique.

Parce que la disponibilité de l'oxygène est plus faible dans l'eau, les animaux aquatiques doivent fonctionner plus intensément pour capturer un certain volume d'oxygène, ce qui signifie qu'une grande partie de l'oxygène obtenu sera utilisée dans la recherche d'un nouvel oxygène.

L'humain, au repos, utilise 1 à 2% de son métabolisme pour réaliser la ventilation des poumons, tandis que les poissons au repos nécessitent environ 10 à 20% pour effectuer la ventilation des branchies.

Fonctions secondaires

Les tripes peuvent également développer des fonctions secondaires dans certaines espèces, par exemple, dans certaines mollusques, elles ont été modifiées pour contribuer à la capture des aliments, car ce sont des organes qui filtrent continuellement l'eau.

Dans différents crustacés et poissons, ils effectuent la régulation osmotique de la concentration de substances disponibles dans l'environnement par rapport au corps, en trouvant des cas dans lesquels ils sont responsables de l'excrétation des éléments toxiques.

Dans chaque type d'organisme aquatique, les branchies ont un fonctionnement particulier, qui dépend du degré d'évolution et de la complexité du système respiratoire.

Comment fonctionnent les branchies?

En général, les branchies fonctionnent comme des filtres qui captent l'oxygène (ou₂) qui se trouve dans l'eau et expulser le dioxyde de carbone (co₂) comme déchets.

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Pour atteindre cette filtration, un débit constant d'eau est nécessaire, qui peut être produit par les mouvements des branchies externes dans les vers, par les déplacements de l'individu, au fur et à mesure que les requins fonctionnent, ou par le pompage des opércles dans le poisson osseux dans l'os poisson.

L'échange de gaz se produit par diffusion de contact entre l'eau et le liquide sanguin contenu dans les branchies.

Le système le plus efficace est appelé l'écoulement à contre-courant, où le sang qui traverse les capillaires branchies entre en contact avec l'oxygène riche en oxygène.

Il existe un gradient de concentration qui permet l'entrée de l'oxygène à travers les feuilles de branchies et sa diffusion dans le liquide sanguin, en même temps que le dioxyde de carbone est expulsé à l'étranger.

Si l'écoulement de l'eau et du sang était dans le même sens, les mêmes taux de collecte d'oxygène ne seraient pas atteints, car les concentrations de ce gaz seraient rapidement appariées le long des membranes branchiales.

Types de branchies

Les branchies peuvent se produire sur la partie externe ou interne de l'organisme. Cette différenciation est une conséquence principalement du degré d'évolution, du type d'habitat où il se développe et des caractéristiques particulières de chaque espèce.

Branchies externes

Des branchies externes sont principalement observées dans de petites espèces évoluées d'invertébrés, et temporairement dans les premières phases du développement du reptile, car elles les perdent après une métamorphose souffrante.

Ajolote mexicain (Ambystoma mexican). Source: Wikimedia Commons

Ces types de branchies ont certains inconvénients: premièrement, car ce sont des appendices délicats, ils sont sujets aux abrasions et attirent les prédateurs. Dans les organismes qui ont un mouvement, entravez leur locomotion.

Lorsqu'ils sont en contact direct avec l'environnement extérieur, ils sont généralement très sensibles et peuvent être facilement affectés par des facteurs environnementaux défavorables, tels que la mauvaise qualité de l'eau, ou par la présence de substances toxiques.

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Si les branchies sont endommagées, il est très probable que des infections bactériennes, parasites ou fongiques se produisent, ce qui, selon la gravité, peut produire la mort.

Branchies internes

Les branchies internes, car elles sont plus efficaces que celles externes, sont présentées dans des organismes aquatiques plus grands, mais ont différents niveaux de spécialisation, selon son évolution de l'espèce.

Ceux-ci sont généralement situés dans des caméras qui les protègent, mais ont besoin de courants qui leur permettent d'avoir un contact constant avec l'environnement extérieur pour répondre à l'échange de gaz.

Le poisson a également développé des tapas calcaires, appelés operculos, qui remplissent la fonction de protéger les branchies, agissant comme des portes qui restreignent l'écoulement de l'eau et pompent également l'eau.

Importance des branchies

Les branchies sont fondamentales pour la survie des organismes aquatiques, car ils jouent un rôle indispensable pour la croissance cellulaire.

En plus de respirer et d'être un élément principal du système circulatoire, ils peuvent contribuer à l'alimentation de certaines mollusques, fonctionner comme des systèmes excréteurs de substances toxiques et être régulateurs de différents ions dans les organismes aussi évolués que le poisson.

Des études scientifiques montrent que les individus qui ont subi des dommages au système respiratoire de Gill, ont un développement plus lent et sont plus petits, sont plus susceptibles de souffrir d'infections et, en cas de blessures graves, il peut se produire jusqu'à la mort.

Les branchies ont fait des adaptations aux habitats les plus diversifiés et aux conditions environnementales, permettant l'établissement de vie dans des écosystèmes pratiquement anxiques (sans oxygène).

Le niveau de spécialisation des branchies est directement lié à la phase évolutive de l'espèce et est le moyen le plus efficace d'obtenir l'oxygène dans les systèmes aquatiques.

Les références

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