Adaptações ao Ambiente Físico

Prévia do material em texto

4/9/2010
1
Universidade Federal do Pará
Instituto de Geociências
Faculdade de Oceanografia
ECOLOGIA AQUÁTICA
Prof. Mayk de Almeida
Adaptações ao ambiente físico
4/9/2010
2
Os seres vivos perdem água por evaporação
Em ambientes onde há escassez de água, os animais 
procuram encontrar maneiras de evitar a dessecação
Certas aves marinhas nidificam na areia, onde ficam expostas a intensa 
radiação solar
É o que acontece com a ave trinta-réis-das-rocas (Sterna fuscata)
Enquanto a ave Bobo (Puffinus pacificus) constrói seu ninho em buracos 
profundos abaixo da superfície da areia 
Por que aves tão semelhantes constroem ninhos em 
lugares tão diferentes? 
4/9/2010
3
Diferente das aves e mamíferos, a maioria dos organismos não 
regula a temperatura do seus corpos
Os processos vivos ocorrem em um intervalo de temperatura de 0°C 
a 100°C, onde a água é liquida
Entretanto poucos animais e plantas suportariam viver acima de 
45°C
A temperatura é um fator importante nos processos biológicos , 
então como os organismos conseguem lidar com temperaturas 
fora do intervalo?
O calor acelera os processos biológicos que acontecem dentro 
dos organismos
As moléculas passam a e movimentar de forma mais rápida, 
que acelera as reações químicas
Assim os organismos podem se desenvolver mais rápido, 
digerir e assimilar mais alimentos
O aumento de temperatura tem um efeito benéfico para 
produtividade biológica
Quando a temperatura aumenta acima do limite tolerável , as 
moléculas biológicas se tornam-se menos estáveis, deixando 
de funcionar adequadamente
4/9/2010
4
Os organismos utilizam estímulos físicos 
para perceber o ambiente
Os organismos devem ser capazes de 
perceber as mudanças ambientais para 
detectar e localizar objetos e se 
movimentar pelo meio
Um tubarão branco precisa encontrar sua 
presa antes de come-la
O salmão precisa reconhecer o rio 
adequado no final de sua migração
Os sentidos dos seres vivos devem 
combinar com os estímulos físicos 
disponíveis no meio
Percebendo o som
A maioria das baleias e golfinhos produz sons de uma variedade de 
graus e complexidade.
Os golfinhos possuem o sentido da ecolocalização, trata-se de um 
sistema acústico que lhe permite obter informações sobre outros 
animais e o ambiente, pois consegue produzir sons de alta 
frequência sob a forma de cliques ou estalidos. 
4/9/2010
5
Percebendo os campos elétricos
Poucos animais aquáticos desenvolveram capacidade sensorial 
para detectar campos elétricos
Peixes elétricos descarregam eletricidade a partir de órgãos 
musculares criando um campo elétrico ao redor
Percebendo o contato físico
Regiões onde a visibilidade é baixa, certos animais utilizam 
prolongações do corpo como receptores sensoriais
4/9/2010
6
O ambiente físico inclui muitos fatores que são importantes ao bem estar
dos organismos
•Cada organismo está adaptado para funcionar melhor dentro de um intervalo
estreito de condições físicas e químicas
– Salinidade
– Temperatura
– Transparência e turbidez
– Profundidade
•Para sobreviver fora dessas condições favoráveis implica um custo alto para o
organismo
• Muitas são as adaptações que os animais e plantas desenvolveram de forma
que possam funcionar bem em seus ambientes físicos
• Adaptações morfológicas e fisiológicas associadas as condições do meio permitem 
compreender a distribuição das populações e como estas respondem ao meio
• Adaptações aos concentrações de sais no ambiente
• Sal: substâncias que na presença da água se dissociam
em cátions (diferentes de H+) e ânions (diferentes de OH-)
• Reação entre ácido e base forma sal e água
–HCl+ NaOH↔NaCl + H2O
• Reação entre metal e ácido forma um sal e hidrogênio
–Mg+ H2SO4→MgSO4 + H2
• Reação entre óxido ácido e um óxido básico forma sal
–CO2 + CaO→CaCO3
4/9/2010
7
• Osmose: movimento da água entre meios com concentrações diferentes
de solutos separados por uma membrana semipermeável
•Movimento da água será sempre do meio hipotônico (menos
concentrado) para o meio hipertônico (mais concentrado) até que os
meios atinjam a mesma concentração (isotônicos)
•Meio de transporte sem gasto de energia para a célula
• O equilíbrio de água dos animais aquáticos está intimamente ligado a
concentração de sais e outros solutos em seus tecidos corporais e no
ambiente
• Organismos de água doce: concentração de sais corpóreos maior
do que a do ambiente (hiperosmótico) – ganham água e perdem Soluto
• 
Os organismos marinhos: concentração de sais corpóreos mais baixas do que a do
ambiente (hiposmótico) – perdem água e ganham soluto
•Para solucionar esse problema osmótico, os organismos usam o mecanismo
de transporte ativo para bombear íons numa direção ou outra através de um
a membrana permeável, consumindo considerável energia nesse processo
Adaptações aos concentrações de sais no ambiente
4/9/2010
8
• Retenção de íons para organismos
de água doce
• Organismos hiperosmótico: ganham
continuamente água por osmose e
perdem solutos (brânquias e boca)
• Eliminam o excesso de água na sua
Urina
• Transporte ativo
• Brânquias podem absorver íons
seletivamente da água circundante
•Rins retém os sais da água através
da remoção ativa de íons da urina
• Retenção de íons para organismos
Marinhos
• Organismos hiposmótico: perdem
continuamente água por osmose e
ganham soluto (brânquias)
• Necessitam beber
constantemente água para evitar
desidratação excessiva
• Transporte ativo
•O sal ingerido pela água e
alimento é excretado a um grande
custo metabólico pelas brânquias
e rins
4/9/2010
9
• Adaptação exclusiva do elasmobrânquios marinhos
• Alguns tubarões e raias marinhos encontraram uma solução para
o problema, retendo uréia na corrente sanguínea em vez de excretá-la
pela urina
•Ao reter uréia o fluido corporal torna-se mais concentrado, formando um
equilíbrio estável com a concentração do meio – evitando perda excessiva
de água
•Copépoda (Tigriopus) executa uma abordagem semelhante a dos tubarões
para o equilíbrio da água
• Habitam poças de água salgada em costões rochosos
•Elevam a concentração do seu fluido corporal, sintetizando grande
quantidade de aminoácidos (alanina e prolina)
4/9/2010
10
Crustáceo salino (Artemia)
•Podem sobreviver em águas extremamente salinas com concentrações de sais
300 g/L (30%)
•A Artemia é capaz de excretar sais rapidamente para manter seu fluido
corpóreo menos concentrados do que o meio
Troca de sais em vegetais de ambientes salinos
•Os vegetais terrestres necessitam absorver uma grande quantidade 
de gás carbônico da atmosfera para realizar o processos de fotossíntese
–Perde muita água por transpiração pelos estômatos
• Necessitam obter grande quantidade de águas pelas raízes e sais
minerais (íons)
4/9/2010
11
•Em ambiente salinos, as plantas bombeiam ativamente o sal
em excesso de volta para o solo através de suas raízes,
Funcionando como “rins”
•A vegetação do manguezal cresce em alagados costeiros
inundados diariamente pelas marés
–Uma grande quantidade de sal a é absorvido
– Dificulta a assimilação de água pelo vegetal
Árvores do manguezal possuem glândulas secretora de sal 
Alta concentração de soluto
s orgânicos (carboidratos e a
minoácido) em suas raízes
com membranas
semi-permeáveis que não
permitem a entrada de sais
Glândulas de sais na superfície d
as folhas que secretam sal
por transporte ativo
4/9/2010
12
•Aves e répteis marinhos apresentam glândulas de sal - solução
concentrada de sal
– glândulas lacrimais modificadas, localizadas na órbita do olho
– glândulas salivares modificadas
• Glândulas especialmente bem desenvolvidas em espécies
que se alimentam de organismos marinhos e recebem altascargas
de sal durante a dieta
•A maioria dos carnívoros se alimentam de crustáceos, peixes, insetos ou
mamíferos, consumindo um excesso de nitrogênio em sua dieta
• Esse nitrogênio (proteínas e ácidos nucléicos) da presa deve ser
eliminado do corpo quando metabolizados
•Os peixes tende a eliminar amônia (NH3) numa urina abundante e diluída –
tóxica
4/9/2010
13
•Répteis e aves
excretam ácido úrico que se cristaliza em contanto com o meio, sendo eliminado
na forma de pasta altamente concentrada na urina
•Mamíferos
excretam uréia e podem acumular em níveis mais altos no sangue, sem grande prejuízo
• Bagres (família Ariidae) são carnívoras
–Durante o dia são menos ativos – ficando sobre o leito do ambiente
–Durante a noite são ativos – alimentam
• Zooplâncton
–Durante o dia são menos ativos e estão mais abaixo da superfície
–Durante a noite migram para superfície para se alimentar do fitoplâncton
Fotoperíodo – pode influenciar na migração vertical dos organismos
4/9/2010
14
Temperatura corporal
•A temperatura, um fator físico da água que desempenha um papel
importante na vida dos organismos
•Regula inúmeras reações químicas: síntese protéica, lipídios, carboidratos
• Organismos pecilotérmicos: são organismos de “sangue frio” que
necessitam do calor do meio ambiente para regular seu metabolismos
(ectotérmicos)
•Influência no metabolismo: alimentação, crescimento, reprodução
• Organismos pecilotérmicos em regiões polares:
• Temperatura da água atinge - 1,9oC
–A água não congela: grande concentrações de sais 3,5g/L
– Fluido corpóreo dos organismos não suportariam esse
teor de sais
• Para evitar o congelamento dos fluidos corpóreo a -1,9oC
–Concentram nos fluidos corpóreos e tecidos: glicerol
ou glicoproteina
– Reduzem a temperatura de congelamento dos seus fluidos
corpóreos , mas não gera um stress fisiológico alto
4/9/2010
15
• Organismos endotérmicos:
são organismos de “sangue quente” 
que apresentam um metabolismo
alto para produzir calor, apresentando
temperatura corpórea constante
(homeotérmico)
•Temperatura corporal permanece em 
36º a 41oC, mesmo que a
Temperatura ambiente posa variar de 50o
a -50oC
A homeostase é custosa
•As aves e mamíferos que habitam regiões extremamente frias (polares)
necessitam um gasto muito grande de energia do organismo em manter sua
temperatura estável, pois constantemente perde calor para o meio
•A taxa do metabolismo exigida para manter uma temperatura corporal aumenta
na proporção direta da diferença entre temperaturas corporais e ambientais
4/9/2010
16
• Quando o ambiente se torna
extremamente frio que a perda de
calor excede a capacidade fisiológica
de um organismo produzi-lo, a
temperatura corporal começa a
decair – condição fatal para a maioria
dos homeotérmicos
• Nessas temperatura a sobrevivência
do indivíduo por longo período
dependerá mais da capacidade dele
conseguir alimento do que assimilar
e metabolizar a energia do alimento
O individuo morrerá 
de fome ao invés de congelar
até a morte
Os grandes animais transportam oxigênio para seus tecidos 
através das correntes sanguíneas
•A maioria dos animais libera energia química contida nos 
compostos orgânicos principalmente por meio da respiração
•A baixa disponibilidade de oxigênio pode restringir a 
atividade metabólica
•A difusão satisfaz as necessidades de oxigênio para 
organismos diminutos com alguns crustáceos do plâncton
•Outros animais tem sistema circulatório sanguíneos pra 
distribuir o oxigênio para os órgão mais internos do corpo
4/9/2010
17
•Os cetáceos e os pinípedes permanecem submersos por grande períodos e
mergulham a profundidades variadas a procura de alimento
•De forma geral os mamíferos e as aves quando submersos estão
limitados pela necessidade de oxigênio para seu metabolismo
•Durante o mergulho o metabolismo é reduzido e os pulmões não
podem estar cheios de ar, ficando parte no ar retido na hemoglobina do
sangue e mioglobina dos músculos
•A circulação sanguínea fica restrito principalmente ao cérebro e coração.
E a pele, vísceras, pulmões, rins e músculos são supridos pela oxigênio
associado a mioglobina
•As patas e os pés da grande maioria
das aves não apresentam penas,
sendo grandes vias de perda de calor
em ambientes frios
•As gaivotas conseguem conservar
o calor usando uma troca de calor
contracorrente em suas patas
•Uma estratégia similar é adotada
para os atuns para reter calor nos
músculos de nado, nadando muito
mais rápido em regiões frias
conseguindo capturar suas presas
4/9/2010
18