Je dédie cet article à Gérard Laillier.

 

Vivre dans l'eau.

Pour respirer dans l'eau, où l'oxygène est rare, pour maintenir leur température dans milieu où la chaleur se dissipe facilement, mais aussi pour y vivre sans danger avec des poumons, les animaux aquatiques ont dû adapter leur physiologie ou leurs organes.

 

 

 

Pour respirer et se nourrir, le requin pèlerin ouvre grand la gueule: ses branchies filtrent l'eau pour capter oxygène et plancton.

 

La vie d'une morue n'est pas simple. En effet, l'oxygène est beaucoup moins soluble dans l'eau que dans l'air: on en mesure à peine 0,7% sous l'eau forme dissoute, contre 21% dans l'air. Et c'est pire dans les eaux très salées ou particulièrement chaude.

Notre morue - comme tout autre poisson d'ailleurs - doit donc avaler une dizaine de mètres cubes de liquide pour capter les quelques grammes d'oxygène dont elle a besoin chaque jour; tandis que les animaux amphibiens comme le triton se contentent de respirer quelques litres d'air.

 

 

 

Morue de l'Atlantique

 

 

 

Triton marbré

 

Respirer l'irrespirable

L'eau est infiniment plus "épaisse" que l'air. Sa viscosité et sa densité, bien plus importantes, gênent la ventilation. Les espèces qui y vivent dépensent de 10 à 20% de leur énergie pour respirer. C'est énorme! D'autant que la molécule d'oxygène se diffuse très lentement dans l'eau.

Les animaux très petits, tels certains micro-organismes du planton, respirent grâce à la simple diffusion de l'oxygène de l'eau vers leurs cellules. Au-delà de 1 mm de diamètre, les petits espèces comme les éponges et les cnidaires (coraux, anémones, etc) disposent d'un système de canaux qui amènent l'eau au contact de leurs cellules, où l'oxygène va pouvoir se diffuser.

 

 

 

Plancton

 

 

 

Eponge

 

 

 

Le brochet gobe ses proies en ouvrant brusquement son énorme gueule.

 

Un filtre pour respirer sous l'eau: les branchies

Tous les animaux marins de grande taille; tels les mollusques, les vers ou les poissons, respirent au moyen d'un organe spécifique et unique: la branchie. C'est une sorte de filtre à oxygène à mailles extrêmement fines et de grande surface.

Plus l'animal est complexe ou a besoin d'énergie, plus ses branchies sont repliées sur elles-mêmes afin d'augmenter leur surface de filtration. Parcourues de capillaires, elles diffusent immédiatement l'oxygène capté dans le sang, qui va le distribuer aux cellules. Les mollusques bivalves font circuler l'eau sur leurs branchies au moyen de cils, les crustacés en agitant leurs appendices, les poissons et les calmars simplement en nagent.

 

 

 

Moules

 

 

 

Crevette-mante paon

 

 

Sels minéraux, une affaire d'équilibre

Si d'aventure une morue se perdait dans un fleuve, elle se ferait proprement dessaler! C'est que l'eau, comme les animaux, est caractérisée par sa concentration en ions (ou sels minéraux). Les espèces d'eau douce sont plus "salées" que leur milieu, celles vivant en mer le sont moins.

Par le simple principe des vases communicants, qui équilibre toujours les concentrations entre deux milieux en relation, les espèces d'eau douce perdent des sels et gagnent de l'eau, alors que pour les secondes c'est l'inverse. Tout animal devant maintenir constant son milieu intérieur, il lui faut réguler ces échanges d'eau et de sels s'il ne veut pas mourir. C'est l'osmorégulation. En eau douce, la carpe, pour annuler sa perte en sels, récupère au niveau de ses reins les ions qui la fuient, et en absorbe un peu par les branchies et beaucoup grâce à la nourriture. Son urine est, logiquement, peu concentrée.

En mer, c'est tout le contraire: les urines de la morue sont peu abondante pour compenser les pertes d'eau, et ses branchies aident ses reins à éliminer le surcroît de sels qui est entré dans son corps.

 

 

 

Carpe de roseau

 

 

 

 

 

Les branchies duveteuses du poisson rouge ou cyprin doré, comme celles du crabe à pinceau, sont gorgées de sang. Le tissus branchial est suffisamment fin pour laisser passer l'oxygène par simple diffusion de l'eau dans le sang.

 

Vivre à température ambiante

L'eau dissipe la chaleur bien plus vite que l'air. Raison pour laquelle les animaux marins sont incapabales de réguler leur température interne. La morue vit ainsi autour de 11°C, température corporelle qui lui est imposée par celle de l'eau.

Seuls quelques poissons rapides, comme le thon, sont capables de conserver une température toujours très supérieure à celle de la mer. Un système anatomique permet au sang froid des veines d'être réchauffé par les calories du sang chaud des artères. Les grandes vitesses qu'atteignent ces poissons réclament en effet une énergie que seule une température élevée des mucles rend possible.

 

Solutions antifroid: être gros et gras

Pour les mammifères marins, homéothermes - leur corps conserve une température constante -, vivre dans un milieu qui se comporte comme un absorbeur de chaleur exige une bonne isolation. La solution: une épaisse couche de graisse pour conserver aux organes importants leur température et une taille plus qu'imposante. Car plus ils sont gros, plus la surface de leur corps diminue par rapport à leur volume, et moins ils perdent de calories. Par unité de surface, une baleine perd moins de chaleur interne qu'un dauphin!

 

 

 

Cachalot

 

 

Quand la lumière se fait rare

A 1 m sous la surface d'une mer normalement claire, on ne mesure que 40% de la lumière incidente; 40 m plus bas, on tombe à 1,5%. Face à une lumière de si faible intensité, les animaux marins ne sont pas devenus aveugles pour autant. Ils ont développé d'autres organes sensoriels, qui détectent ce que l'homme est souvent incapable de ressentir ou même de mesurer. Cette évolution concerne également les poissons et les céphalopodes (poulpes, seiches et calmars), dont les yeux sont particulièrement efficaces, même à grande profondeur. Tous perçoivent leur environnement à travers ces changements infimes de pression, ses ondes vibratoires, ses champs électriques ou magnétiques, ses odeurs. Mais ce sont probablement les requins et les dauphins qui disposent de la gamme la plus étoffée d'organe sensoriels.

 

 

 

Poulpe tacheté

 

 

 

Seiche pharaon

 

 

 

Calmar récifal à grandes nageoires

 

 

 

Les raies (ici une raie à point bleus) sont aplaties car elles vivent au fond de la mer. Le fentes branchiales s'ouvrent sur le dessus et leur bouche, sur le dessous. Elles repèrent notamment leur proies grâce au champ électrique qu'elles émettent.

 

Supporter la pression

Tout mammifère risque sa vie en plongeant en apnée. D'autant qu'au cours de la descente, la pression de l'air emmagasiné à la surface augmente graduellement, jusqu'à ce que ses principaux composants , l'azote et l'oxygène, deviennent toxiques. A la remontée, les gaz respiratoires dissous dans le sang peuvent former des bulles sous l'effet de la dépression (comme après l'ouverture d'un soda), et faire courir le risque d'une embolie.

Pour vivre dans l'eau en se contentant de l'air emprisonnée dans leurs poumons, les cétacés et les phoques ont donc développé des capacités particulières. Pour augmenter leur temps d'apnée, ils ont diminué leurs besoins en oxygène: leur coeur bat plus lentement que celui des mammifèrs terrestres de même volume. Leur sang, souvent plus riche en hémoglobine, capte également beaucoup plus d'oxygène. Certaines adaptations anatomiques et physiologiques leur ont permis de limiter la formation des bulles lors de la remontée vers la surface, de résister à des taux d'azote qui seraient fatals aux autres mammifères, ou de limiter ces taux en diminuant le volume que l'azote occupe dans leurs poumons. Ce dernier est alors accumulé dans les organes - dans les bronches par exemple chez le phoque de Weddel - qui ne sont pas en relation avec le sang; il n'a donc aucun effet toxique sur les tissus de l'animal. Le phoque de Weddel peut ainsi atteindre l'exceptionnelle profondeur de 500 m et rester en apnée pendant...70 minutes!

Le cachalot descend jusqu'à 2 200 m, un peu plus longtemps que le phoque. Sa taille est un atout majeur: elle lui permet de perdre moins de chaleur et ainsi de consommer moins d'oxygène pour faire fonctionner sa machine interne. Mais sans la poussée d'Archimède, qui annule son poids, il ne pourrait se permettre d'être aussi gros. 

 

 

 

Plongeur en eaux froides, le phoque de Weddel est bien équipé: volumineux et gras, il perd peu de calories par unité de surface.

 

 

 


L'adaptation au milieu marin ne concerne pas que les animaux aquatiques. Le pétrel de Hall élimine le sel grâce à une glande située au sommet de son bec.

 

A l'abri dans l'eau

Malgré toutes les contraintes qu'elle impose aux animaux qui y vivent, l'eau est un milieu accueillant. La vie y est apparu il y a 3,5 milliards d'années et n'en est sortie, pour coloniser la terre,  que 350 millions d'années avant notre ère. Pourquoi? Parce que H2O est un cocon: elle arrête les destructeurs ultravilotes, sa température comme sa composition moléculaire sont très stables, et la force qu'elle exerce sur les corps, du bas vers le haut - la poussée d'Archimède - contrecarre la pesanteur. Les minéraux nécessaires à la vie, tels que les sels (ou ions) d'azote, de phosphore, de sodium, de chlore ou de potassium, y sont dissous et donc facilement assimilables.

 

 

 

Les gros yeux des beauclaires miroir leur permettent de chasser la nuit. Leur livrée, rouge dans la journée, prend alors une teinte argentée.

 

 

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Fausses orques