Temperatura e termorregulação

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Fisiologia Animal Comparada(FAC)
Profª Ana Carla Marques da Silva
Temperatura e termorregulação 
Unioeste, Campus de Cascavel 
Fisiologia Animal Comparada 
Profa. Ana Carla Marques da Silva
Fisiologia Animal Comparada(FAC)
Profª Ana Carla Marques da Silva
Calor: Forma de energia que flui de um objeto a outro como resultado do movimento aleatório das moléculas. Medido em calorias - 1 caloria é a quantidade de calor necessária para elevar em 1C a temperatura de 1 grama de água
Temperatura: Medida da quantidade de energia cinética das partículas, geralmente indicada por um termômetro. Medida em graus Celsius (C) 
Zero absoluto em graus kelvin =
273,15C
 
TK = TC + 273,15 
Transferência de calor: Quando dois sistemas, com temperaturas diferentes estão em contato, o calor flui daquele com maior temperatura para aquele com menor temperatura
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Processos físicos de transferência (TROCA) de calor
CONDUÇÃO – é transferência direta de calor entre dois corpos/ sistemas em contato
 
CONVECÇÃO – é o movimento de calor por transporte de massa de fluido (líquido ou gasoso)
RADIAÇÃO – transferência de energia térmica de um corpo a outro através de ondas eletromagnéticas 
EVAPORAÇÃO - perda de calor através da evaporação da água. Para cada grama de água são dissipadas 585 calorias. A perda de água por evaporação depende da pressão de vapor d’água. À medida que aumenta a umidade relativa do ar, a perda evaporativa de calor diminui
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Radiação
Evaporação
Condução
Convecção
Processos físicos de transferência (TROCA) de calor
CAMPBELL, N. A. et. al. (2005)
Biology. (7th ed.)
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Profª Ana Carla Marques da Silva
Processos físicos de transferência (TROCA) de calor
Cada processo de transferência de calor depende de determinadas variáveis, por ex: 
- condução depende do material; 
- convecção depende da velocidade de deslocamento do fluido; 
- radiação depende da coloração; 
- evaporação depende da pressão de vapor d’água......
....mas TODOS os processos de troca de calor são diretamente proporcionais ao Δ T e à AS:
- Gradiente térmico (Δ T): 
		quanto maior Δ T, maior quantidade de calor será trocada;
- Área de superfície (AS) exposta: 
		quanto maior AS, mais calor será transferido.
 
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- de acordo com origem do calor endotermos e ectotermos
Endotermos
= produzem calor endogenamente
= obtem calor de fontes ambientais
Heliotermos – fonte de calor é o Sol
Tigmotermos – fonte de calor é o solo
muitos animais usam as duas fontes
Ectotermos
Nomenclatura/ terminologias usadas 
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MAIS Nomenclatura/ terminologias usadas - de acordo com constância da temperatura corpórea (Tc) 
homeotermos e poiquilotermos
Homeotermos
= mantem Tc constante
tcǂta
TERMORREGULADOR
Poiquilotermos
= Tc varia de acordo com variação da T ambiental
Tc=Ta TERMOCONFORMISTA
homeotermo
poiquilotermo
Temperatura ambiental
Temperatura corpórea
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USANDO AS DUAS CLASSIFICAÇÕES AO MESMO TEMPO
endotermos e ectotermos 
+
homeotermos e poiquilotermos 
(termorreguladores e termoconformistas)
=
Rapidamente pode-se deduzir que:
Ectotermos são poiquilotermos - termoconformistas
Endotermos são homeotermos - termorreguladores
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Esta dedução rápida resiste às questões:
Mangavas (ou mamangavas) “bumble bees” voam e se alimentam mesmo em Ta próximas a 0ºC, pois se aquecem por tremor da musculatura:
PRODUÇÃO DE CALOR ENDÓGENO 
Algumas cobras têm Tc elevada (4 - 5 ºC acima Ta) e constante durante o período de incubação dos ovos - tremor da musculatura : 
PRODUÇÃO DE CALOR ENDÓGENO 
Morcegos durante hibernação têm Tc inferior 
a 5 ºC - bem mais próxima da Ta que o usual
Na hibernação, a Tc é regulada em níveis 
bem inferiores: heterotermia temporal
Endotermia se traduz em Tc constante SEMPRE?
A Tc dos ectotermos varia SEMPRE? Acompanha a Ta SEMPRE?
ALGUNS fatos:
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Conclusão: a dedução rápida está equivocada!!
Nem todos ectotermos são termoconformistas 
Muitos endotermos abandonam temporariamente (por determinado período) ou em determinada parte do corpo (regionalmente) a termorregulação 
Muitos ectotermos regulam ativamente a Tc 
Mantem Tc ótima - faixa estreita de variação de Tc
Tc é diferente da Ta
A Tc pode ser mantida vários graus ACIMA ou ABAIXO da Ta
Conclusão: Os termos não são sinônimos!!! 
Ectotermia não é sinônimo de termoconformismo;
Endotermia não é sinônimo de termorregulação
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AINDA MAIS nomenclatura/terminologias
Animais de sangue frio e animais de sangue quente
O que é quente? 
O sangue do morcego em hibernação é quente? 
O que é frio? 
A cobra incubando ovos está fria?
TAL NOMENCLATURA DEVE SER ABANDONADA
Não há embasamento científico nesta classificação
NÃO USAR!!!!!
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HS = Hm + Hcd + Hcv + Hr - He
HS = Calor total estocado por um organismo
Hm = Calor gerado através do metabolismo
Hcd = Calor trocado por condução
Hcv = Calor trocado por convecção
Hr = Calor trocado por radiação eletromagnética
He = Calor perdido por evaporação
Equilíbrio térmico
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Equilíbrio térmico
M ± C ± R - E = S
M = calor produzido pelo metabolismo
C = calor ganho ou perdido por condução-convecção
R = calor ganho ou perdido por radiação
E = calor perdido por evaporação
S = calor acumulado no organismo (sobrecarga térmica)
S>0 Hipertermia
S=0 Equilíbrio homeotérmico
S<0 Hipotermia
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Cada processo de transferência de calor depende de determinadas variáveis, por ex: 
- condução depende do material; 
- convecção depende da velocidade de deslocamento do fluido; radiação depende da coloração; 
- evaporação depende da pressão de vapor d’água (umidade relativa do ar)......
....mas TODOS os processos de troca de calor são diretamente proporcionais ao Δ T e à AS:
- Gradiente térmico (Δ T): quanto maior Δ T, maior quantidade de calor será trocada;
- Área de superfície (AS): quanto maior AS, mais calor será transferido.
 
Processos físicos de transferência (TROCA) de calor
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Relação área de superfície : volume Relação AS:V – superfície específica
Analisando os cubos: quanto menor o cubo, maior é a área de superfície em relação ao volume. AS:V = superfície específica
1
1
1
Área de Superfície= 1x1x6 = 6 cm2
Volume = 1x1x1 = 1 cm3
Razão AS:V = 6:1 = 6,0
10
10
10
Área de Superfície = 10x10x6 = 600 cm2
Volume = 10x10x10 = 1.000 cm3
Razão AS:V = 600:1000 = 0,6
Exemplo: compare dois cubos de dimensões 
 1 cm x 1 cm x 1 cm (pequeno)
10 cm x 10 cm x 10 cm (grande)
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Relação superfície corporal: tamanho do corpo
Supondo: animais esféricos com densidade de 1200 g/m3 
Analisando os animais: Quanto menor o animal, maior a área de superfície corporal em relação ao volume corpóreo. 
Pequenos animais têm superfície específica maior do que os grandes! 
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Taxa metabólica total (ml O2/h)
(Consumo de oxigênio por hora)
Massa corpórea (g)
Taxa metabólica específica (ml O2/g.h) (Consumo de oxigênio por unidade de massa corpórea por hora)
Massa corpórea
X taxa metabólica basal
CURVA CAMUNDONGO/ ELEFANTE
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Tamanho e taxa metabólica (consumo de oxigênio)
SCHMIDT-NIELSEN, K. (2002). Fisiologia Animal Adaptação e Meio Ambiente. (5ª ed.)
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Mussaranho pigmeu – cerca de 5 gramas de peso corporal
Taxa metabólica específica: extremamente elevada 
(7,40 LO2/Kg/h) 
Tamanho e taxa metabólica
CAMPBELL, N. A. et. al. ( 2010). Biologia. (8ª ed.)
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Taxa metabólica X tamanho
Ectotermos e endotermos
Implicações
POUGH, F. H.; JANIS, C. M.; HEISER, J. B. (2008). A vida dos vertebrados. (4ª ed.)
Cal/gh
Massa corpórea
Aves passeriformes
Mamíferos
Eutheria
Lagartos
Salamandras
Lagartos, serpentes e testudines
 
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Grandes animais endotermos
Baixa relação AS: V
Reduzida condutância térmica - GRANDE INÉRCIA TÉRMICA
Maior facilidade em conservar CALOR (não trocar)
Bem adequado para o FRIO!!!!
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FRIO – e os pequenos animais?
Heterotermia temporal: Torpor e Hibernação!!!
 IANNINI, Carlos Arturo Navas. Aula 2. Material do Curso Fisiologia Humana e Comparativa 3. Módulo: Metabolismo energético e temperatura corpórea.
Disponível em: Aula 2: http://fisio.ib.usp.br/bif213/aulas/aula2.pdf
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Heterotermia temporal em endotermos
Torpor e Hibernação - pequenos endotermos 
Grande AS em relação ao volume (superfície específica) 
Ave em torpor
Esquilo em hibernação
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Pequenos animais endotermos
Elevada relação AS: V Grande condutância térmica
Como fazem em CLIMA QUENTE (deserto)?
Pequenos animais – grande área de superfície em relação à massa. Trocas de calor tem maior dimensão que em animais grandes – para regular TC tem que evaporar mais água por unidade de massa – o que é impossível na maioria dos casos!! Estratégia geral: pequenos animais se escondem em tocas para reduzir perda de água. Comportamento: ficar à sombra; escolha/ construção de tocas, galerias, buracos subterrâneos (microclima mais frio e úmido); maioria fossorial e de hábitos noturnos.
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QUENTE – e os grandes animais?
Heterotermia temporal: usam inércia térmica a seu favor!
Tolerância à hipertermia e à depleção osmótica (desidratação)!!!!!
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Morfologia e termorregulação
Plasticidade fenotípica
Coloração de gafanhotos
Cor escura
clima frio
Cor clara
clima quente
MOLLES JÚNIOR, M. C. (2002)
Ecology: Concepts and Applications. (2nd ed.)
Influência da temperatura na pigmentação do gafanhoto-de-asas-claras
Gafanhotos mantêm Tc mais constante que a Ta através da seleção de microclimas e/ou orientação e postura em relação ao Sol. O gafanhoto-de-asas-claras, Camnula pellucida, habita as Montanhas Brancas do leste do Arizona, onde se aquece sob o Sol nas manhãs frescas da montanha. No início da manhã, o gafanhoto orienta seu corpo em relação aos raios de Sol e rapidamente se aquece até 30 a 40 ℃ . O gafanhoto irá manter uma temperatura corporal em torno de 38 ° a 40 ℃ , muito próximo à temperatura ideal para o seu desenvolvimento. Em laboratório, Camnula é capaz de elevar a temperatura do corpo até 12 ℃ acima da temperatura do ar e mantê-la dentro de um intervalo muito estreito ( ± 2 ℃ ) por várias horas. Este gafanhoto e algumas outras espécies podem ajustar a sua capacidade de aquecimento radiativo, variando a intensidade de sua pigmentação durante o desenvolvimento. Quando criados em baixas temperaturas, estas espécies desenvolvem pigmentação escura; quando criadas em temperaturas mais elevadas, os gafanhotos desenvolvem cores mais claras. Tc = temperatura corpórea; Ta = temperatura ambiental
Gafanhoto criado em baixas temperaturas desenvolve cor mais escura
Gafanhoto criado em altas temperaturas desenvolve cor clara 
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http://www.neogaf.com/forum/showthread.php?t=435035
UMBERS, K. D. L. (2011). “Turn the temperature to turquoise: cues for colour change in the male chameleon grasshopper (Kosciuscola tristis) (Orthoptera: Acrididae).” Journal of Insect Physiology, 57(9):1198-204. 
DOI: 10.1016/j.jinsphys.2011.05.010. 
Gafanhotos-camaleão machos (Orthoptera: Acrididae; Kosciuscola tristis) podem alterar a cor do corpo em função da temperatura. 
Os gafanhotos são pretos quando as temperaturas ambientais são inferiores a 15 ºC; quando a temperatura ambiente atinge 25 ºC, 
a cabeça, pronotum e o abdome mudam de cor para azul turquesa. 
Fig. Um exemplo da mudança de coloração e espectro em Kosciuscola tristis macho em temperatura superior a 
 25 ºC (a) e inferior a 10 º C (b).
Pouquíssimos insetos fazem mudança fisiológica de cor – a mudança mais impressionante ocorre com os machos do gafanhoto-camaleão africano
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Por que estas orelhas tão grandes?
Unioeste, Campus de Cascavel
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Morfologia e termorregulação
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Raposa africana (feneco)
Orelhas pequenas
Orelhas “padrão”
Orelhas de diferentes tamanhos
Orelhas pequenas
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HILL, R. W.; WYSE, G. A.; ANDERSON, M. (2012) Fisiologia Animal. (2a ed.)
JANELAS TÉRMICAS
Orelhas GRANDES
Delgadas e muito irrigadas 
Dissipação do calor
RADIADORES
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Regulação da dissipação do calor
Controle do fluxo sanguíneo para orelhas
Não é só morfologia! É fisiologia! 
RANDALL, D.; BURGGREN, W. ; FRENCH, K. (1997). Eckert Animal Physiology: mechanisms and adaptations. (4th ed.)
Temperatura da orelha (ºC)
Perda de calor a partir das orelhas (W)
Aumento do fluxo sanguíneo para as orelhas
Temperatura central (ºC)
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Orelhas GRANDES
Delgadas e muito irrigadas 
Dissipação do calor
RADIADORES
Unioeste, Campus de Cascavel
Fisiologia Animal Comparada
Profa. Ana Carla Marques da Silva
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Termorregulação é essencial para todos os animais!!!
Através de 
mecanismos termorregulatórios comportamentais
e/ou 
 mecanismos termorregulatórios fisiológicos
TODOS os animais tem temperatura ótima!!
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Profª Ana Carla Marques da Silva
CAMPBELL, N. A.; REECE, J. B.; MOLLES, M.; URRY, L. A. ; HEYDEN, R.
 Biology. (7th ed.) Pearson International. (2005)
CAMPBELL, N. A.; REECE, J. B.; URRY, L. A.; CAIN, M. L.; WASSERMAN, S. A.; MINORSKY, P. V.; JACKSON, R. B.
Biologia. (8ª ed.) Porto Alegre : Artmed. ( 2010) 
Título original: Biology (8th ed.), 2008.
HILL, R.W.; WYSE, G. A.; ANDERSON, M.
Fisiologia Animal. (2ª ed.) Porto Alegre : Artmed.  (2012)
Título original: Animal Physiology, (2nd ed.), 2008.
MOLLES JUNIOR, M. C. 
Ecology: Concepts and Applications. (2nd ed.) 
New York : McGraw-Hill. (2002)
POUGH, F. H.; JANIS, C. M.; HEISSER, J. B. 
A vida dos vertebrados. (4ª ed.) São Paulo : Atheneu. (2008)
Título original: Vertebrate life (6th ed.), 2006
RANDALL, D.; BURGGREN, W.; FRENCH, K. 
Fisiologia Animal (Eckert): Mecanismos e Adaptações. (4ª ed.) 
Rio de Janeiro : Guanabara Koogan. ( 2000). 
Título original: Eckert Animal Physiology: Mechanisms and Adaptations. (4th ed.), 1997.
SCHMIDT-NIELSEN, K. 
Fisiologia Animal Adaptação e Meio Ambiente. (5ª ed.) São Paulo : Livraria e Editora Santos. ( 2002)
Título original: Animal Physiology: Adaptation and Environment
(5th ed.),1997.
Referências para as figuras (livros)
Fisiologia Animal Comparada(FAC)
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Referências para as figuras (materiais didáticos)
CONNES, Philippe. Thermorégulation. Universitédes Antilles et de la Guyane. Physiologie. Laboratoire ACTES (Acclimatation en Climat Tropical, Exercice et Société). Disponível em: calamar.univ-ag.fr/uag/staps/cours/bioD1/thermo.ppt 
IANNINI, Carlos Arturo Navas. Aula 1. Aula 2. Material do Curso Fisiologia Humana e Comparativa 3. Módulo: Metabolismo energético e temperatura corpórea. Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Biociências (IB). Departamento de Fisiologia. 
Disponível em: Módulo todo http://fisio.ib.usp.br/bif213/ Aula 1: http://fisio.ib.usp.br/bif213/aulas/aula1.pdf
Aula 2: http://fisio.ib.usp.br/bif213/aulas/aula2.pdf
NUNES, Renata Brandt. Aula virtual sobre termorregulação em lagartos. 
Sítio de Ecofisiologia de Lagartos Instituto de Biociências (IB) da USP. Laboratório de Ecofisiologia e Fisiologia Evolutiva. Coordenador: Carlos Arturo Navas Iannini. Disponível em: http://www.ib.usp.br/~rbrandt/EL/index.htm
MARTINEZ, Cláudia Bueno dos Reis. Termorregulação. Aula 1. Aula 2. Aula 3. Material didático da disciplina Fisiologia Animal Comparada. Universidade Estadual de Londrina (UEL). Departamento de Ciências Fisiológicas. Laboratório de Fisioecologia Animal (LEFA). Disponível em: http://www.uel.br/laboratorios/lefa/aulas/termorregulacao_aula_1_2009.pdf
http://www.uel.br/laboratorios/lefa/aulas/termorregulacao_aula_2_2009.pdf
http://www.uel.br/laboratorios/lefa/aulas/termorregulacao_aula_3_2009.pdf
SINCLAIR, Brent. Endothermy. The University of Western Ontario. Instructional Web Server. Biology 2672a: Comparative Animal Physiology Disponível em: http://instruct.uwo.ca/biology/2672a/2672aLec7.ppt
RITCHISON, Gary. Avian Biology. Sítio de material didático. 
Department of Biological Sciences. Eastern Kentucky University. 
Disponível em: http://people.eku.edu/ritchisong/avian_biology.htm
XII - Energy Balance & Thermoregulation. 
Disponível em: http://people.eku.edu/ritchisong/birdmetabolism.html
Obs: Artigos científicos (com figuras) e outros sítios estão linkados na apresentação
VISITE!! São excelentes!
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