l’eau salée?
Récemment, ma fille de 5 ans m’a demandé pourquoi la plupart des requins vivent dans l’eau salée. Pouvez-vous m’aider à lui donner une réponse ?
Miguel
Oakville, Ont.
Encore une question formidable !
Afin d’effectuer les réactions chimiques complexes qui entretiennent la vie, tous les êtres vivants – y compris les requins et les humains – ont un approvisionnement en eau et en sels dans leur corps. Bien que la peau et les autres tissus vivants aient l’air solides, ils comportent en réalité de minuscules pores. Les petites molécules telles que l’eau et les sels peuvent passer facilement d’un côté à l’autre de la peau. Mais si un type de molécule est plus présent d’un côté de la peau que de l’autre, certaines de ces molécules se déplaceront d’une zone de concentration plus élevée vers une zone de concentration plus faible, par un processus naturel appelé « diffusion ». La diffusion se produira jusqu’à ce que la concentration de cette molécule soit égale de chaque côté de la peau. La diffusion est le mêmeprocessus qui permet à un morceau de sucre de se dissoudre complètement dans une tasse de thé ou de café : les molécules de sucre se répandent d’une zone de forte concentration (lecube) vers une zone de faible concentration (le thé ou le café) ; finalement, toutes les partiesdu thé ou du café sont également sucrées.
La mer est composée principalement d’eau, mais dissous dans l’eau sont également diverssels. La concentration de sels dans l’eau de mer est généralement d’environ 3 à 4 %. Les tissus vivants des êtres humains et de la plupart des poissons sont nettement moins salés que cela. Par conséquent, il y a plus d’eau douce à l’intérieur de l’homme ou du poisson qu’à l’extérieur dans la mer. En conséquence, l’eau diffuse naturellement du corps à travers la peau, comme si elle tentait de diluer la mer extérieure. (La diffusion de l’eau à travers une membrane semi-perméable est un cas particulier de diffusion, généralement appelé « osmose » ; par souci de simplicité, je continuerai à utiliser ici le terme « diffusion »). La peau humaine est relativement étanche, mais celle des poissons est plutôt perméable. Par conséquent, le corps de la plupart des poissons marins perd constamment de l’eau douce dans la mer environnante. Or, tous les êtres vivants ont besoin d’une réserve d’eau dans leur corps pour fonctionner correctement. Pour rétablir l’eau dont leur corps a besoin, la plupart des poissons doivent boire beaucoup, beaucoup d’eau de mer. Vous avez déjà entendu l’expression « boire comme un poisson » ? Eh bien, c’est vrai : les poissons marins boivent de l’eau de mer presque constamment. Afin de se débarrasser de l’excès de sel contenu dans l’eau de mer, de nombreux poissons possèdent des structures spécialisées dans la sécrétion de sel dans leurs branchies, appelées « cellules à chlorure ».
Mais les requins ont trouvé une stratégie différente. Au lieu d’être moins salés que la mer, les requins stockent certains déchets métaboliques (à savoir l’urée et l’oxyde de triméthylamine, ou TMAO en abrégé) de sorte que leur « salinité » globale est en réalité légèrement supérieure à celle de la mer. Par conséquent, les requins ne perdent pas continuellement leur réserve corporelle d’eau douce au profit de la mer. Au contraire, l’eau fraîche dont ils ont besoin se diffuse doucement dans leur corps par la bouche, les branchies et les autres membranes exposées. Tout excès d’eau dans le corps d’un requin est filtré par les reins et excrété par une ouverture appelée « cloaque », située entre les nageoires pelviennes (les nageoires paires les plus arrière, derrière le ventre du requin).C’est une solution très élégante à un défi environnemental important. Mais elle a ses limites.
Si un requin typique devait nager son corps très « salé » dans de l’eau douce, une quantité d’eau douce importante se diffuserait dans ses tissus, au point que les reins devraient faire des heures supplémentaires pour s’en débarrasser. Ce processus demande beaucoup d’énergie et explique pourquoi la plupart des requins n’entrent pas en eau douce : excréter toute cette eau douce demande trop d’efforts. Mais certains requins, comme le requin bouledogue (Carcharhinus leucas), sont capables d’entrer en eau douce pendant de longues périodes. Ils y parviennent en réduisant considérablement les concentrations d’urée et de TMAO dans leur corps. Malgré cela, un requin taureau en eau douce est légèrement plus salé que son environnement, de sorte qu’il doit continuellement excréter l’excès d’eau sous forme d’urine diluée. Au total, quelque 43 espèces de requins et de raies (qui sont essentiellement des requins aplatis) passent au moins une partie de leur vie en eau douce. Mais une famille de raies d’Amérique du Sud – les raies de rivière (Potamotrygonidae) – a évolué à partir d’un ancêtre marin pour s’adapter parfaitement à la vie en eau douce. À tel point que leur corps a perdu la capacité de fabriquer de l’urée et que, si elles sont placées dans de l’eau de mer à pleine puissance, elles meurent rapidement. Ces raies d’eau douce sont prises en défaut par leur biochimie.
Parfois, on ne peut plus rentrer chez soi.