Blood oxygen requirements in resting crab (Carcinus maenas) 24 h after feeding

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Abstract

Numerous resting unfed water-breathers have a strategy of gas-exchange regulation that consists of setting the arterial partial pressure of oxygen (Pao2) at 1–3 kPa. This raises a question concerning the extent to which physiological functions are limited in this situation. To obtain insight into this problem, we studied the steady-state adaptation of the blood-oxygen transfer system in the crab Carcinus maenas during the doubling of the oxygen consumption rate, Mo2 (i.e., during the period of specific dynamic action of food (SDA)), that occurs 24 h after feeding. We showed that this increase in the oxygen consumption rate 24 h after a meal is not limited by a blood partial pressure of oxygen (Po2) as low as 0.8-1.5 kPa in either normoxia or hypoxia (Po2 of the inspired water = 4 kPa). In normoxia, adaptation of the oxygen-transport system, if any, consisted of a combined set of adaptations of small amplitude (in absolute value), rather than major changes in blood oxygenation status, blood flow rate, or oxygen affinity (although blood pH decreases). In hypoxia, the SDA was mainly associated with an increase in blood flow rate and blood pH, with no changes in blood lactate, urate, calcium, and haemocyanin concentrations. The results are discussed, in an environmental context, in terms of minimal oxygen requirements in water-breathers.

Chez de nombreux animaux aquatiques à jeun et au repos il existe une stratégie respiratoire qui consiste à maintenir la pression partielle d'oxygène dans le sang artériel (Pao2) à une valeur faible et constante égale à 1–3 kPa. Cela pose la question de la limitation de fonctions physiologiques in vivo. Pour approfondir ce problème, nous avons étudié chez le crabe Carcinus maenas le système d'échanges gazeux au cours du doublement du taux de la consommation d'oxygène (Mo2) qui accompagne l'action dynamique spécifique (SDA) 24 h après une prise de nourriture. Les expériences ont été faites en normoxie et en hypoxie. Nous montrons qu'à ce moment particulier 24 h après une prise de nourriture, le taux de la consommation d'oxygène n'est pas limité par des Po2 = 0.8-1.5 kPa. En normoxie, l'adaptation des échanges gazeux est le résultat d'un ensemble d'ajustements de faible amplitude, à la limite des seuils de détection, sans changement particulièrement important de l'état d'oxygénation du sang, du débit cardiaque ou de l'affinité du sang pour l'oxygène. En hypoxie, la SDA est associée à une augmentation du débit cardiaque et du pH sanguin sans changement des concentrations de lactate, urate, calcium et hémocyanine. Les résultats sont examinés, dans un contexte écologique, en terme de besoins minimaux en oxygène chez les animaux aquatiques.

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