Comment les requins respirent-ils ?

Les requins capturent leur part de fascination humaine. Ces fossiles vivants des mers possèdent une gamme étonnante de caractéristiques. La croyance que les requins meurent s'ils arrêtent de nager est presque de notoriété publique, mais elle n'est pas tout à fait exacte. Les requins dans les océans ne sont pas constamment en mouvement, alors comment les requins respirent-ils ?

La concentration en oxygène dans l'eau est bien inférieure à la concentration en oxygène dans l'air. Les animaux dotés de branchies ont développé des méthodes structurelles et comportementales pour absorber autant d'oxygène que possible de l'eau qui les entoure. Les requins ont développé des méthodes de respiration très efficaces et parfaitement adaptées à leur environnement.

Branchies de requin

Les requins, comme tous les poissons, respirent par des branchies. Les branchies sont des organes respiratoires remplissant la même fonction que les poumons chez les animaux terrestres. Les branchies d'un requin contiennent des centaines de filaments plumeux avec des milliers de lamelles par filament. Les lamelles contiennent de minuscules vaisseaux sanguins ou capillaires. Les capillaires absorbent l'oxygène de l'eau et libèrent du dioxyde de carbone. Les poumons humains contiennent des capillaires dans le même but. Les requins absorbent 80% des 1% de concentration d'oxygène dans l'eau. Les poumons humains absorbent un maigre 25 % des 21 % de concentration d'oxygène dans l'air.

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Ventilation par vérin

Les requins ont 5 à 7 arcs branchiaux avec une seule fente branchiale dans chaque arc. La plupart des poissons ont un opercule sur leurs branchies. Les requins n'ont pas d'opercule, mais ils ont des branchiospines structuraux perpendiculaires aux arcs branchiaux. Les requins respirent par la ventilation du bélier. La ventilation par bélier se produit lorsque l'eau s'écoule sur les branchies du requin. L'eau passe par la bouche et les branchies lorsqu'un requin nage vers l'avant. Les requins ont une fente branchiale supplémentaire, ou stigmate, directement derrière leurs yeux. Le spiracle dirige l'eau vers la bouche, et les branchiospines dirigent l'eau sur les fentes branchiales.

Circulation des requins

Les requins ont un cœur à deux chambres. Le sang oxygéné voyage des branchies à l'atrium du cœur du requin. Le cœur pompe le sang oxygéné dans les artères pour atteindre les tissus et les organes dans tout le corps. Le sang désoxygéné circule dans les veines jusqu'au ventricule cardiaque. Le ventricule pompe le sang désoxygéné vers les capillaires branchiaux. Le cœur d'un requin n'est pas très fort - le flux d'eau aide à faire circuler le sang dans le système circulatoire du requin, de sorte que le cœur ne fournit pas toute la force nécessaire pour que le sang continue de circuler.

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Principe du statoréacteur

L'ensemble du processus de ventilation et de circulation du bélier chez un requin devient plus efficace à mesure que le requin nage plus vite. Le processus accéléré lors d'une nage plus rapide s'appelle le principe du statoréacteur. Le principe statoréacteur permet aux requins de chasser leurs proies sans se fatiguer. Le sang d'un requin circule à contre-courant qui se déplace toujours dans la direction opposée de l'eau, ce qui contribue à maximiser l'absorption d'oxygène de la mer.

Pompage buccal

Les requins sont souvent appelés fossiles vivants parce que les espèces actuelles ont été trouvées très loin dans les archives fossiles. Malgré la longue lignée des espèces de requins modernes, des espèces anciennes existaient avant eux. Les plus vieux requins utilisaient le pompage buccal pour respirer lorsqu'ils ne bougeaient pas. Le pompage buccal utilise les muscles buccaux ou des joues pour aspirer l'eau dans la bouche et sur les branchies. Les poissons osseux et certaines espèces de requins modernes, telles que les requins nourrices, les requins anges et les requins tapis, utilisent toujours la respiration buccale.

Requins qui se nourrissent de fond

La plupart des requins capables d'utiliser le pompage buccal se nourrissent de fond. Ils reposent fréquemment sur le fond de l'océan et ont un corps aplati dorso-ventralement. Leurs corps sont plats et minces le long de leur dos. Les requins à respiration buccale ont des stigmates proéminents derrière les yeux. Les stigmates attirent l'eau et la repoussent lorsque le requin est enterré dans le sable au fond de l'océan.

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Ventilation buccale et ram

De nombreux requins ont progressivement perdu les structures physiques nécessaires au pompage buccal au fur et à mesure de leur évolution. Les stigmates des grands requins rapides se sont rétrécis et ont disparu au fur et à mesure qu'ils évoluaient en prédateurs modernes et élégants. La ventilation dynamique est plus économe en énergie que la respiration buccale. L'écoulement de l'eau lorsqu'un requin nage utilise moins d'énergie que le pompage de l'eau dans la bouche. La plupart des espèces de requins modernes peuvent alterner entre le pompage buccal et la ventilation par bélier. Le requin tigre de sable alterne fréquemment entre les méthodes de respiration car il chasse des proies au fond de l'océan et nage dans l'eau.

Ventilateurs Ram obligatoires

Certains requins sont des ventilateurs à bélier obligatoires. Ils ont complètement perdu la capacité de respirer par pompage buccal. Environ 24 des 400 espèces de requins connues sont des ventilateurs à bélier obligatoires. Ces requins nagent continuellement et se noient s'ils ne savent pas nager. Les grands blancs, les makos, les requins saumons et les requins baleines ne respirent que par la ventilation du bélier. Leurs stigmates sont à peine visibles, et le grand blanc n'a plus de stigmates.

Comment les requins se reposent-ils ?

Les scientifiques pensent que les requins qui ne respirent que grâce à une ventilation mécanique obligatoire utilisent les caractéristiques de l'eau pour se reposer sans se noyer. La température, la salinité et l'heure de la journée affectent la concentration en oxygène de l'eau de l'océan. Les scientifiques ont découvert des requins de récif immobiles dans les grottes des requins endormis dans les années 1970. Les requins de récif respirent avec une ventilation obligatoire du bélier. Les scientifiques ont émis l'hypothèse que la concentration exceptionnellement élevée d'oxygène dans les eaux des grottes permettait aux requins de récif de rester immobiles.

Requins en danger

Les requins ont une incroyable capacité d'adaptation. Leurs méthodes de respiration sont particulièrement adaptées à leurs habitudes alimentaires et à leur environnement. Les prédateurs d'apex ont tendance à être des ventilateurs à bélier obligatoires, tandis que les mangeoires de fond ont des mécanismes de pompe buccale bien développés. Les requins, en tant qu'espèce, ont survécu à deux événements d'extinction de masse au cours de la longue histoire de la Terre. Malheureusement, les temps modernes mettent à l'épreuve les mécanismes d'adaptation des requins. Le finning illégal laisse les requins se noyer, impuissants, car ils ne peuvent pas nager sans nageoires. Les filets de pêche interfèrent également avec la capacité de nager. Des organisations illégitimes avec des zoos ou des aquariums non réglementés dans le monde entier ont tué des milliers de requins par ignorance et incompétence pendant le transport.