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Ec o fi si o lo gi a A n im al UNIDADE 06 Temperatura e Termorregulação Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Temperatura e Termorregulação 6.3. Ectotermia 6.4. Endotermia 6.5. Heterotermia Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia As estratégias térmicas dos animais diferem (1) na estabilidade da temperatura corporal (TC) , e (2) na fonte de energia térmica utilizada DIFERENÇAS NA ESTABILIDADE DA TC Animal pecilotérmico: Tc variável, varia em resposta às condições ambientais Animal homeotérmico: Tc relativamente constante usando processos fisiológicos para regular as taxas de produção e perda de calor DIFERENÇAS NA FONTE DE ENERGIA TÉRMICA Animal ectotérmico: O ambiente determina a Tc Animal endotérmico: Gera calor interno para manter uma Tc alta Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Animais ectotérmicos/pecilotérmicos precisam "funcionar" em uma ampla faixa de temperaturas corporais. DIFERENÇAS NA ESTABILIDADE DA TC Animal pecilotérmico: Tc variável, varia em resposta às condições ambientais Animal homeotérmico: Tc relativamente constante usando processos fisiológicos para regular as taxas de produção e perda de calor DIFERENÇAS NA FONTE DE ENERGIA TÉRMICA Animal ectotérmico: O ambiente determina a Tc Animal endotérmico: Gera calor interno para manter uma Tc alta V el o ci d ad e m áx im a (m m /m s) Temperatura corporal (°C) Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia O desempenho de animais ectotérmicos aumenta com o aumento da temperatura. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Animais ectotérmicos/pecilotérmicos precisam "funcionar" em uma ampla faixa de temperaturas corporais. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia O desempenho dos animais diminui a partir de certa temperatura. Temperatura da água (°C) Ta xa d e co n su m o d e O 2 ( μ m o l/ g• h ) Peixe antártico Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia O desempenho dos animais diminui a partir de certa temperatura. Temperatura limítrofe Temperatura crítica Ta xa d e cr es ci m en to ( m m /d ia ) Temperatura da água (°C) Peixe do Mar Norte Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Adaptações comportamentais: Evitar temperaturas extremas. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Adaptações comportamentais: Evitar temperaturas extremas. Rana calamitans Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Adaptações fisiológicas: Aclimatização - Enzimas e proteínas específicas para cada faixa de temperatura. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Adaptações fisiológicas: Aclimatização - Enzimas e proteínas específicas para cada faixa de temperatura. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Adaptações fisiológicas: Aclimatização - Enzimas e proteínas específicas para cada faixa de temperatura. Bagre cabeça de touro Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Adaptações fisiológicas: Aclimatização - Enzimas e proteínas específicas para cada faixa de temperatura. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Adaptações fisiológicas: Aclimatização - Enzimas e proteínas específicas para cada faixa de temperatura. Problema fisiológico principal: Manter a fluidez ótima das membranas para conseguir o funcionamento normal das células. Peru Tilápia Pagothenia sp. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Adaptações fisiológicas: Aclimatização - Enzimas e proteínas específicas para cada faixa de temperatura. Problema fisiológico principal: Manter a fluidez ótima das membranas para conseguir o funcionamento normal das células. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Adaptações fisiológicas: Tolerância ao congelamento. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Adaptações fisiológicas: Tolerância ao congelamento. Larvas de vespas do caule de trigo Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Adaptações fisiológicas: Superresfriamento. Superresfriamento – Propriedade física de líquidos Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Superresfriamento – Propriedade física de líquidos Adaptações fisiológicas: Superresfriamento. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Superresfriamento – Propriedade física de líquidos Adaptações fisiológicas: Superresfriamento. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Adaptações fisiológicas: Congelamento extracelular. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Adaptações fisiológicas: Substâncias anticongelantes. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Cinipídeo (vespinha) Adaptações fisiológicas: Substâncias anticongelantes. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Ectotermia Adaptações fisiológicas: Substâncias anticongelantes. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Ao contrário dos animais ectotérmicos, os animais endotérmicos podem regular ativamente sua temperatura corporal. DIFERENÇAS NA ESTABILIDADE DA TC Animal pecilotérmico: Tc variável, varia em resposta às condições ambientais Animal homeotérmico: Tc relativamente constante usando processos fisiológicos para regular as taxas de produção e perda de calor DIFERENÇAS NA FONTE DE ENERGIA TÉRMICA Animal ectotérmico: O ambiente determina a Tc Animal endotérmico: Gera calor interno para manter uma Tc alta Aquecimento e resfriamento ativo Isolamento Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Animais endotérmicos/homeotérmicos usam mecanismos ativos e passivos para regular sua temperatura corporal. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos ativos: os animais endotérmicos/homeotérmicos gastam energia para aumentar ou diminuir sua temperatura corporal. O gasto de energia energia é correlacionado com um aumento do metabolismo tanto em temperaturas baixas como em temperaturas altas. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos ativos: os animais endotérmicos/homeotérmicos gastam energia para aumentar ou diminuir sua temperatura corporal. O gasto de energia energia é correlacionado com um aumento do metabolismo tanto em temperaturas baixas como em temperaturas altas. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos ativos: os animais endotérmicos/homeotérmicos gastam energia para aumentar ou diminuir sua temperatura corporal. O gasto de energia energia é correlacionado com um aumento do metabolismo tanto em temperaturas baixas como em temperaturas altas. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos ativos: A zona térmica neutra e o início da termogênese depende do ambiente onde o animal normalmente vive (adaptações fisiológicas relacionadas às enzimas e proteínas produzidas pelos animais). T ax a m et ab ó li ca b as al (m l O 2 /g h ) Temperatura ambiental (°C) Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos ativos: Temperaturas altas representam um desafio metabólico maior para animais endotérmicos/pecilotérmicos do que temperaturas baixas. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o EndotermiaMecanismos ativos: Temperaturas altas representam um desafio metabólico maior para animais endotérmicos/pecilotérmicos do que temperaturas baixas. Gambá pigmeu Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos passivos: O isolamento do animal através da pelagem, plumagem ou camada de gordura reduzem a energia gasta com a termorregulação. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos passivos: O isolamento do animal através da pelagem, plumagem ou camada de gordura reduzem a energia gasta com a termorregulação. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos passivos: O isolamento do animal através da pelagem, plumagem ou camada de gordura reduzem a energia gasta com a termorregulação. Raposa branca Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos passivos: O isolamento do animal através da pelagem, plumagem ou camada de gordura reduzem a energia gasta com a termorregulação. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos passivos: O isolamento do animal através da pelagem, plumagem ou camada de gordura reduzem a energia gasta com a termorregulação. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos passivos: O isolamento do animal através da pelagem, plumagem ou camada de gordura reduzem a energia gasta com a termorregulação. Chapim Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos passivos: O isolamento do animal através da pelagem, plumagem ou camada de gordura reduzem a energia gasta com a termorregulação. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos passivos: O isolamento do animal através da pelagem, plumagem ou camada de gordura reduzem a energia gasta com a termorregulação. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos passivos: O isolamento do animal através da pelagem, plumagem ou camada de gordura reduzem a energia gasta com a termorregulação. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos passivos: O isolamento do animal através da pelagem, plumagem ou camada de gordura reduzem a energia gasta com a termorregulação. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos passivos: Trocadores de calor: associação próxima entre artérias e veias nas extremidades dos animais, que reduz a perda de calor nas extremidades. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos passivos: Trocadores de calor: associação próxima entre artérias e veias nas extremidades dos animais, que reduz a perda de calor nas extremidades. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos passivos: Trocadores de calor: associação próxima entre artérias e veias nas extremidades dos animais, que reduz a perda de calor nas extremidades. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos passivos: Trocadores de calor: associação próxima entre artérias e veias nas extremidades dos animais, que reduz a perda de calor nas extremidades. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos passivos: Trocadores de calor: associação próxima entre artérias e veias nas extremidades dos animais Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos passivos: Trocadores de calor: associação próxima entre artérias e veias nas extremidades dos animais Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mecanismos passivos: Trocadores de calor: associação próxima entre artérias e veias nas extremidades dos animais Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia A temperatura corpórea dos animais endotérmicos é determinada pelo balanço entre a produção interna de calor e quatro modos de perder calor ao ambiente: evaporação, convecção, radiação e condução. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia A temperatura corporal é mantida dentro de uma faixa estreita (homeostase interna) através de mecanismos de retroalimentação negativa. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Em temperaturas ambientais altas, a perda de calor é aumentada através do aumento da evaporação, convecção e radiação Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Em temperaturas ambientais altas, a perda de calor é aumentada através do aumento da evaporação, convecção e radiação Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Em temperaturas ambientais altas, a perda de calor é aumentada através do aumento da evaporação, convecção e radiação Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Em temperaturas ambientais altas, a perda de calor é aumentada através do aumento da evaporação, convecção e radiação Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Em temperaturas ambientais altas, a perda de calor é aumentada através do aumento da evaporação, convecção e radiação Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Em temperaturas ambientais altas, a perda de calor é aumentada através do aumento da evaporação, convecção e radiação Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Torpor e hibernação: em temperaturas baixas, animais endotérmicos reduzem sua temperatura corporal e, consequentemente, a quantidade de energia gasta com sua manutenção. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Torpor e hibernação: em temperaturas baixas ou outras condições desfavoráveis, animais endotérmicos reduzem sua temperatura corporal e, consequentemente, a quantidade de energia gasta com sua manutenção. Torpor Diminuição natural da temperatura corporal que resulta em uma diminuição do ritmo cardíaco, da respiração e do metabolismo. A temperatura corporal está regulada a um nível mais baixo do que o normal. É vital para algumas espécies realizarem o torpor para aguentar baixas temperaturas e guardar energias por longos períodos sem alimento, o que acontece normalmente no inverno. Algumas espécies entram em torpor no verão, que é o caso de animais que vivem em regiões que ocorrem secas prolongadas, para sobreviver sem alimento e com baixa oxigenação. Estado de torpor dura poucas horas (exemplo: beija-flor). Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Torpor e hibernação: em temperaturas baixas ou outras condições desfavoráveis, animais endotérmicos reduzem sua temperatura corporal e, consequentemente, a quantidade de energia gasta com sua manutenção. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Torpor e hibernação: em temperaturas baixas ou outras condições desfavoráveis, animais endotérmicos reduzem sua temperatura corporal e, consequentemente, a quantidade de energia gasta com sua manutenção. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Torpor e hibernação: em temperaturas baixas ou outras condições desfavoráveis, animais endotérmicos reduzem sua temperatura corporal e, consequentemente, a quantidade de energia gasta com sua manutenção. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Torpor e hibernação: em temperaturas baixas ou outras condições desfavoráveis, animais endotérmicos reduzem sua temperatura corporal e, consequentemente, a quantidade de energia gasta com sua manutenção. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Torpor e hibernação: em temperaturas baixas ou outras condições desfavoráveis, animais endotérmicos reduzem sua temperatura corporale, consequentemente, a quantidade de energia gasta com sua manutenção. Hibernação Pode ser considerado como um estado de torpor por vários dias. Durante o inverno as funções vitais do organismo são reduzidas ao absolutamente necessário à sobrevivência. A temperatura corporal está regulada perto da temperatura ambiental. A respiração quase cessa, o número de batimentos cardíacos diminui, o metabolismo, ou seja, todo o conjunto de processos bioquímicos que ocorrem no organismo, restringe- se ao mínimo (exemplo: marmotas, esquilos) Hibernação versus Letargia do inverno: Temperatura corporal cai somente por poucos graus e está mantida bem acima da temperatura ambiental. Pode durar semanas ou meses (exemplo: ursos) Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Torpor e hibernação: em temperaturas baixas ou outras condições desfavoráveis, animais endotérmicos reduzem sua temperatura corporal e, consequentemente, a quantidade de energia gasta com sua manutenção. Te m p er at u ra c o rp o ra l ( °C ) Te m p er at u ra d o s o lo ( °C ) Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Torpor e hibernação: em temperaturas baixas ou outras condições desfavoráveis, animais endotérmicos reduzem sua temperatura corporal e, consequentemente, a quantidade de energia gasta com sua manutenção. Durante a hibernação, baixas temperaturas corporais críticas são evitadas através de curtos períodos de aquecimento Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Mesmo gastando muita energia durante os curtos períodos de aquecimento, animais em hibernação reduzem seus gastos totais de energia Torpor e hibernação: em temperaturas baixas ou outras condições desfavoráveis, animais endotérmicos reduzem sua temperatura corporal e, consequentemente, a quantidade de energia gasta com sua manutenção. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Endotermia Torpor e hibernação: em temperaturas baixas ou outras condições desfavoráveis, animais endotérmicos reduzem sua temperatura corporal e, consequentemente, a quantidade de energia gasta com sua manutenção. Mesmo gastando muita energia durante os curtos períodos de aquecimento, animais em hibernação reduzem seus gastos totais de energia Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Heterotermia Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Heterotermia Muitos animais não podem ser simplesmente classificados com endotérmicos, ectotérmicos, homeotérmicos, ou pecilotérmicos. Estes animais, que têm características de ambos ectotérmicos & endotérmicos, são denominados animais heterotérmicos. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Heterotermia Heterotermia temporal Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Heterotermia Heterotermia temporal Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Heterotermia Heterotermia temporal Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Heterotermia Heterotermia temporal Stabentheiner et al., 2003 Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Heterotermia Heterotermia regional Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Heterotermia Heterotermia regional Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Resumo Resumo Animal pecilotérmico: Tc variável, varia em resposta às condições ambientais Animal ectotérmico: O ambiente determina a Tc Animais ectotérmicos/pecilotérmicos precisam "funcionar" em uma ampla faixa de temperaturas corporais. O desempenho de animais ectotérmicos aumenta com o aumento da temperatura, porém diminui a partir de certa temperatura (temperatura pejus). Adaptações comportamentais: Evitar temperaturas extremas. Adaptações fisiológicas: (1) Aclimatização - Enzimas e proteínas específicas para cada faixa de temperatura; (2) Tolerância ao congelamento; (3) Superresfriamento; (4) Substâncias anticongelantes. Te m p er at u ra e T er m o rr eg u la çã o Resumo Resumo Ao contrário dos animais ectotérmicos, os animais endotérmicos podem regular ativamente sua temperatura corporal. Estes animais usam mecanismos ativos e passivos para regular sua temperatura corporal. Mecanismos ativos: os animais endotérmicos/pecilotérmicos gastam energia para aumentar ou diminuir sua temperatura corporal. O gasto de energia energia é correlacionado com um aumento do metabolismo tanto em temperaturas baixas como em temperaturas altas. Mecanismos passivos: O isolamento do animal através da pelagem, plumagem ou camada de gordura reduzem a energia gasta com a termorregulação; Trocadores de calor: associação próxima entre artérias e veias nas extremidades dos animais, que reduz a perda de calor nas extremidades. A temperatura corpórea dos animais endotérmicos é determinada pelo balanço entre a produção interna de calor e quatro modos de perder calor ao ambiente: evaporação, convecção, radiação e condução. Torpor e hibernação: em temperaturas baixas ou outras condições desfavoráveis, animais endotérmicos reduzem sua temperatura corporal e, consequentemente, a quantidade de energia gasta com sua manutenção. Muitos animais não podem ser simplesmente classificados com endotérmicos, ectotérmicos, homeotérmicos, ou pecilotérmicos. Estes animais, que têm características de ambos ectotérmicos & endotérmicos, são denominados animais heterotérmicos.