Les surfaces nasales des chameaux aident à conserver l'eau en utilisant des propriétés hygroscopiques pour éliminer l'eau de l'air pendant l'expiration.

Introduction

Lorsque le dromadaire se déshydrate dans son environnement chaud et aride, ses surfaces nasales aident l'animal à conserver l'eau grâce à deux mécanismes : en refroidissant l'air expiré pendant la nuit et en extrayant la vapeur d'eau de l'air expiré.

La stratégie

Pendant la nuit, les températures extérieures sont généralement inférieures à la température corporelle centrale du chameau. Lorsque le chameau inspire, l'air extérieur frais passe par les voies nasales où la chaleur est échangée : les surfaces nasales sont refroidies tandis que l'air entrant est réchauffé.

À l'intérieur des poumons du chameau, l'air est à la température du corps et entièrement saturé d'eau (100 % d'humidité relative). Lorsque le chameau expire, l'air chaud à l'intérieur des poumons passe sur les surfaces nasales froides et échange à nouveau de la chaleur. Cette fois, l'air est refroidi lorsqu'il est expiré et, lorsqu'il se refroidit, la vapeur d'eau contenue dans l'air sortant se condense sur les surfaces nasales sous forme d'eau liquide. L'air expiré est toujours à 100 % d'humidité relative, mais la température plus basse signifie qu'il existe plus d'eau sous forme liquide que sous forme de vapeur (lisez une explication de la raison pour laquelle cela se produit ici).

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Plusieurs mammifères et oiseaux utilisent ce mécanisme de refroidissement de l'air expiré pour conserver l'eau et la chaleur, mais le dromadaire utilise un deuxième mécanisme pour économiser encore plus d'eau : il extrait la vapeur d'eau de l'air expiré, le désaturant jusqu'à 75-80 % d'humidité relative. . Les surfaces nasales sèches d'un chameau déshydraté sont hygroscopiques, ce qui signifie qu'elles peuvent absorber et retenir les molécules d'eau de l'air ambiant. Les surfaces nasales hygroscopiques absorbent l'eau de l'air expiré et rejettent de l'eau dans l'air inhalé.

L'une des raisons pour lesquelles ces mécanismes de récupération d'eau fonctionnent si efficacement chez le dromadaire est la grande surface totale des structures du cornet dans ses voies nasales. Les cornets sont des os nasaux spongieux et les cornets du chameau sont très volutes, offrant des passages d'air étroits et une grande surface pour l'échange d'eau et de chaleur. Les mesures suggèrent que les chameaux ont plus de 1000 cm2 de surface nasale, alors que la cavité nasale humaine peut avoir une surface totale de seulement 160-180 cm2.

Pourquoi le chameau utilise-t-il le premier mécanisme et n'exhale-t-il de l'air refroidi que pendant la nuit ? Pendant la journée chaude, empêcher le cerveau de surchauffer est prioritaire sur la conservation de l'eau. L'expiration d'air chaud et saturé de vapeur d'eau permet au chameau d'évacuer l'excès de chaleur de son corps, mais cela se fait au détriment de l'économie d'eau.

Le potentiel

Imiter la conception et la fonction des voies nasales des chameaux pourrait conduire à des systèmes de récupération de l'eau et de la chaleur construits par l'homme plus efficaces. Cela pourrait rendre l'eau douce plus disponible dans les environnements arides, minimiser la quantité d'eau nécessaire dans les systèmes de refroidissement industriels ou inspirer de nouvelles applications pour les équipements culinaires.

Dernière mise à jour le 6 janvier 2017