VIE ANIMALE DANS L'AIR ET DANS L'EAU

Chez les animaux, de nombreuses fonctions vitales, comme la respiration, la circulation ou le développement du squelette, sont dépendantes de certaines des propriétés du milieu.

Les différences physiques entre l'eau et l'air, dont les animaux sont tributaires, sont d'abord relatives aux propriétés respiratoires de ces deux milieux : à 18 ⁰C, la disponibilité (ou plus exactement la capacitance) de l'oxygène est 29 fois plus grande dans l'air que dans l'eau, alors que celle du dioxyde de carbone est identique dans ces deux milieux. Elles touchent en second lieu aux propriétés mécaniques, essentiellement la viscosité et la densité, respectivement 60 fois et 800 fois plus grandes à 15 ⁰C dans l'eau que dans l'air. Quant aux propriétés qui assurent la dissipation de la chaleur, elles apparaissent clairement à travers deux chiffres : la capacité calorique de l'eau est 3 400 fois plus grande que celle de l'air, et sa conductivité calorique l'est 24 fois plus. De telles différences ne peuvent pas ne pas modifier le fonctionnement des organismes vivants.

Les échanges gazeux

Le métabolisme énergétique d'un animal utilise l'oxygène comme comburant et des substances organiques (glucides, lipides, protides) comme carburant, fournissant ainsi un résidu de dioxyde de carbone et d'eau.

Le changement des quantités d'oxygène et de dioxyde de carbone dans le milieu respiré par les animaux s'accompagne d'un changement de leur concentration et, par conséquent, de leurs pressions partielles (encore appelées tensions), car il existe pour chaque corps gazeux – oxygène, dioxyde de carbone, azote, etc. – une relation entre sa concentration, dans l'eau ou dans l'air, et sa pression partielle.

À l'équilibre, les pressions partielles de l'oxygène dans chacun de ces milieux sont identiques ; mais les concentrations d'oxygène sont tout à fait différentes, l'air contenant beaucoup plus de molécules d'oxygène que l'eau. En quelque sorte, on peut dire que l'oxygène est beaucoup plus « soluble » dans l'air que dans l'eau. Certes, il n'est pas habituel de parler de solubilité de l'oxygène dans l'air ; c'est une des raisons pour lesquelles, en biologie, on fait de plus en plus souvent usage du terme capacitance pour caractériser la relation, quel que soit le milieu, qui existe entre la variation de la concentration de l'oxygène (ou du dioxyde de carbone, de l'azote, etc.) et la variation de sa pression partielle ; la capacitance se définit comme le rapport de ces deux quantités : elle mesure la capacité d'un milieu à contenir un gaz, en fonction de la pression partielle de ce gaz.