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73 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA Unidade II 5 EXCREÇÃO E EQUILÍBRIO HÍDRICO-OSMÓTICO Os animais apresentam em seus fluidos corporais muitos elementos que se encontram dissolvidos ou ligados na água. Manter o equilíbrio desses fluidos é vital para a própria regulação hídrica. Alguns elementos como cálcio, sódio, potássio e outros são importantes componentes de controle de processos fisiológicos. O tecido epitelial é a principal barreira corporal, e ele isola os componentes preservados nos fluidos corporais. Alguns animais possuem exoesqueletos ou cutículas, camadas mortas ou cerosas para tornar o corpo isolado do meio externo. Um exemplo são as escamas dérmicas dos répteis, que dão a eles uma barreira contra a perda de água, como na imagem a seguir: Figura 60 – Escamas dérmicas de um réptil Embora barreiras sejam relevantes, sobretudo para evitar perda de água, alguns animais necessitam de mecanismos para eliminar o excesso de água de seus corpos. Superfícies como as brânquias, a pele, mucosas, rins ou o trato digestório podem compor estruturas reguladoras de íons e água. Antes de falarmos dos órgãos e processos fisiológicos, vamos tratar de alguns conceitos imprescindíveis para a compreensão desse tópico. Diferentes processos visam manter a homeostase nas concentrações hídricas e iônicas em um corpo. A regulação osmótica controla a concentração de solutos pelo movimento da água das membranas. A regulação iônica faz o controle da composição de íons nos líquidos corporais. A excreção de nitrogênio promove a eliminação de resíduos nitrogenados e seus subprodutos advindos do metabolismo. Os sistemas excretores são importantes aliados no controle osmótico, embora sua função principal seja a eliminação dos resíduos nitrogenados. 74 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II Em geral, os dois primeiros processos ocorrem por meio de transporte celular; já a excreção de nitrogênio, na maioria dos animais, conta com tecidos coletores e excretores. Os animais produzem constantemente os resíduos nitrogenados, que são gerados a partir do catabolismo das proteínas, resultando em moléculas de amônia. Entretanto, esse é um produto altamente tóxico às células animais e requer altas taxas de solubilização, fazendo com que o animal que elimina amônia como seu resíduo final necessite enviar grande quantidade de água. Para os animais terrestres, a amônia é convertida sobretudo em ureia ou ácido úrico, produtos menos tóxicos e que, portanto, demandam menos água. Basicamente, a maioria dos animais é capaz de produzir os três tipos de resíduos, mas os diferentes grupos apresentam como forma predominante apenas um deles. Desse modo, os animais se dividem em três tipos, conforme sua excreção: • amoniotélicos: excretam amônia – invertebrados aquáticos e de ambiente úmido, anfíbios e peixes; • ureotélico: excretam ureia – mamíferos; • uricotélicos: excretam ácido úrico – artrópodes terrestres, répteis e aves. H N O O C C C O C C H N N N H H O HN O H2N NH2HH Amônia Ureia Ácido úrico Figura 61 – Produtos finais da excreta dos animais 5.1 Regulação osmótica no ambiente aquático A regulação osmótica dos indivíduos aquáticos é altamente influenciada pela própria água; as brânquias e o tegumento são os principais locais de troca de íons. A classificação das alterações osmóticas ou seu comportamento em relação ao meio dependem de sua resistência. Órgãos específicos como os rins e as glândulas de sal são responsáveis por participar ativamente da excreção e da regulação osmótica. Classificar os organismos nos ajuda a compreender seus mecanismos adaptativos morfológicos e fisiológicos para que consigam responder às adversidades. Os animais hiperosmóticos possuem fluidos mais concentrados em relação ao meio. Nesse caso, em se tratando de sais, por exemplo, um peixe dulcícola certamente tem mais sais em seus fluidos corporais do que a água do meio, ou seja, é hiperosmótico. 75 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA Os peixes marinhos são excelentes exemplos de animais hiposmóticos. Apresentam menos sais em seus fluidos em relação ao meio externo. Logo, essa classificação se aplica a indivíduos que possuem menor concentração osmótica em seu corpo em relação ao ambiente. A condição isosmótica é bem mais rara em relação às demais. Assim, o animal teria concentrações iguais ou muito semelhantes em seu corpo em comparação ao meio. Quando o animal é dulcícola, ele é hipertônico em relação ao meio externo, e, como consequência, a água entra por osmose através das brânquias. Para regular tal condição, eles urinam em grande quantidade – uma urina muito diluída –, e os sais são absorvidos junto com a água por difusão também pelas brânquias. Para compensar, o animal absorve sais por transporte ativo pelas brânquias e não ingere água pela boca. Sal H2O Rim Urina Figura 62 – Peixe dulcícola: áreas de absorção e eliminação de água e sais Quando o animal é marinho, ele é hipotônico em relação ao meio, perdendo muita água. A urina tende a ser concentrada em sais e pouco diluída, e o animal excreta sais ativamente pelas brânquias e consumindo água por ingestão para equilibrar a perda de água por osmose nas brânquias. Sal Sal H2O H2O Rim Urina Água do mar Figura 63 – Peixe marinho: a ingestão de água e a perda de água e sais pelas brânquias A condição isosmótica seria perfeita para que o animal não precisasse de mecanismos fisiológicos reguladores constantemente, inclusive representaria uma economia energética. Entretanto, na maioria das vezes, mesmo o ambiente sendo ideal por longos períodos, pode sofrer mudanças bióticas e abióticas qua vão impactar substancialmente a vida dos animais. Quando o animal não é tolerante a variações nas concentrações iônicas do meio, e se ele oscila igualmente ao meio sem controle próprio, dizemos que ele é osmoconformador; já o animal que consegue responder a tais mudanças é chamado de 76 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II osmorregulador, que pode ser classificado em estrito ou limitado. O primeiro mantém regularidade na osmolaridade dos fluidos, independentemente do meio; o segundo conserva suas concentrações íntegras até certo limite, depois o animal não exerce mais controles suficientes, e o seu corpo passa a diminuir sua osmolaridade em relação ao meio. Para animais que vivem em ambientes aquáticos, as variações podem ser mais acentuadas, sobretudo em relação à salinidade. O estenoalino é o indivíduo que não consegue suportar variações intensas na salinidade do meio. Os eurialinos são capazes de sobreviver bem em ambientes aquáticos onde a salinidade varia muito. Como exemplo, citamos os caranguejos, que transitam entre a água do mar e os corpos de água salobra e doce. A resistência à transição de ambientes em organismos adultos é uma notável vantagem adaptativa. Animais que resistem a águas com teores diversos de sais podem buscar ambientes seguros para sua prole. Contudo, para atingir tal estratégia, sua fisiologia precisa responder aos estímulos. Os peixes anádromos nascem e passam seus primeiros estágios de vida na água doce. Quando adultos, migram para o mar e lá passam a maior parte de seu tempo, retornando ao ambiente de água doce quando estão prestes a se reproduzirem. Como exemplos, tem-se as tainhas e o salmão. Já os peixes catádromos nascem e vivem as fases iniciaisno mar. Depois, vão para a água doce, regressando ao mar em busca de ambiente protegido para a reprodução. Entre os catádromos mais conhecidos, estão as lampreias e as enguias. Água doce Anádromo Catádromo Mar Nascimento (crescimento) Nascimento (crescimento) Reprodução Reprodução Adulto Adulto Figura 64 – Esquema do ciclo migratório de peixes anádromos e catádromos 5.1.1 Salmão – Um interessante peixe anádromo Muitos especialistas acreditam que os mecanismos envolvidos na transição de ambientes do salmão (Figura 65) e de tantos outros ainda não estejam bem-compreendidos. Sabe-se que uma série diferente de estímulos é responsável por levar o indivíduo a percorrer tal distância e regressar ao exato lugar onde nasceu tempos depois. Atualmente, o olfato e a magnetorrecepção são os estímulos mais prováveis para que esses peixes consigam se guiar. 77 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA Figura 65 – Salmão: exemplo de peixe extremamente bem-sucedido em seu controle osmótico Após nascer no rio, o salmão passa aproximadamente 18 meses lá. Ao fim desse período, os indivíduos já são bem maiores e estão na fase juvenil. Nesse momento, rumam para o oceano. Muito antes de o salmão chegar ao oceano, o metabolismo osmótico passa por alterações significativas, como a adequação e a diminuição gradual da concentração de sais em seu corpo. Dessa forma, o individuo evita a desidratação diante do contato com a água rica em sais. Além de sua fisiologia, sua morfologia é alterada. O salmão perde peso devido ao gasto energético e à intensa atividade física na natação, passando a apresentar coloração acinzentada. Durante o início do deslocamento, o peixe memoriza os odores do lugar onde nasceu, inclusive por meio de feromônios lançados por ele mesmo. Com aproximadamente quatro anos de vida marinha, o salmão inicia seu deslocamento de volta ao rio onde nasceu. Contudo, igualmente ao trajeto de ida, ele passa por outras modificações. Os machos alteram-se para uma cor avermelhada, as fêmeas permanecem cinzas, e as gônadas crescem consideravelmente, atingindo quase 50% do peso do peixe. O período de vida no mar é fundamental para o desenvolvimento, pois lá há grande disponibilidade de alimento. Ao regressar à água doce, o salmão não irá mais se alimentar, consumindo apenas suas reservas lipídicas. Grande parte dos indivíduos não consegue chegar até o rio; o estresse físico é alto e envolve natação contra a corrente, além de predadores e fatores ambientais como tempestades, que podem alterar a força da água. Os bem-sucedidos realizam fecundação externa, lançando seus gametas na própria água. Pouco tempo depois, os adultos acabam morrendo. Observação Como um peixe que muda de ambiente, o salmão precisa fazer controle osmótico, pois suas concentrações são proporcionais às condições de vida do ambiente anterior. 78 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II 5.2 Regulação osmótica e excreção em animais terrestres Os animais terrestres sempre vivem sob o risco iminente da desidratação. Em consequência, as áreas permeáveis mais comuns nos animais aquáticos tornaram-se rígidas e altamente protegidas, como em répteis – que possuem alta queratinização. Portanto, o revestimento não é mais um local para regulação. Poucos vertebrados, como os anfíbios, apresentam tegumento fino e altamente glandular, em geral as glândulas estão relacionadas com a impermeabilização. Os principais mecanismos de perda hídrica e eliminação de íons são a evaporação, em especial a evapotranspiração, fezes, urina e transporte ativo entre as células. Os órgãos excretores tornam-se vitais, pois são mecanismos fisiológicos capazes de remover elementos tóxicos ou em excesso nos organismos. Esses órgãos funcionam de duas maneiras: • ultrafiltração: a pressão do sistema circulatório ou fluidos celomáticos em direção a membranas semipermeáveis, retendo solutos e excretas; • transporte ativo: o movimento do soluto ocorre sempre contra um gradiente, havendo gasto energético. Os primeiros animais realizavam sua excreção e seu controle osmótico apenas por difusão ou mecanismos celulares, com o uso de organelas específicas. Somente a partir dos platelmintos surgiram estruturas específicas para a excreção. Os mecanismos celulares continuam a existir, entretanto em menor intensidade e com menor dependência. Falaremos dos órgãos excretores dos principais grupos de animais e evidenciaremos as novidades funcionais que contribuíram para adaptações fisiológicas significativas. 5.3 Excreção em invertebrados Os primeiros invertebrados realizavam excreção sempre por difusão. Gradativamente, adaptações foram surgindo e tornando os órgãos específicos mais eficientes. 5.3.1 Protonefrídios e células-flama Os platelmintos são os primeiros animais a apresentar um sistema excretor propriamente dito e cujo produto final é a amônia. Essa característica torna esse grupo muito suscetível à perda de água, uma vez que seu tegumento é altamente permeável. Isso ocorre em virtude da respiração cutânea e pelo fato de a eliminação da amônia requerer altas taxas de diluição. Logo, poucas espécies desse filo são terrestres, e, quando o são, vivem em ambientes úmidos, como as florestas tropicais. O sistema que acumula as funções de excreção e osmorregulação é formado por um conjunto de protonefrídios, células primitivas em relação a outras células excretoras conhecidas, mas muito eficientes. Ainda assim, a amônia também pode ser eliminada por difusão por meio da parede do corpo. 79 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA Os protonefrídios são órgãos excretores e osmorreguladores que resultam, nas suas extremidades, em células-flama, as quais apresentam forma de cálice e reúnem aglomerados de flagelos em sua face interna. Em outras palavras, os protonefrídios são tubos simples ou ramificados terminados em células que se abrem para o ambiente por meio de seus poros para eliminação dos resíduos, as células-flama. Em geral, o sistema nas planárias é ramificado por todo o corpo, com poros distribuídos por toda a superfície. Os túbulos dos protonefrídios são ligados entre si e funcionam como dutos de captação, que retiram as excretas de seu preenchimento corporal (parênquima). Os flagelos batem regularmente e criam uma corrente hídrica, fazendo com que as moléculas de excretas tenham contato com a parede do tubo. Após essa filtração, o conteúdo é eliminado pelos poros das células-flama, as quais apresentam esse nome justamente pelo movimento dos flagelos, que lembra uma chama. Platelmintos de água doce denotam sistemas excretores mais eficientes, pois estão sempre hipertônicos e recebendo água em seus corpos, o que demonstra a importância desse sistema não somente na excreção, mas na osmorregulação. Citoplasma Flagelos Túbulo excretor Movimento da água Solenócito ou célula-flama Núcleo Figura 66 – Excreção dos platelmintos por meio das células-flama 5.3.2 Metanefrídios em anelídios A excreção é dividida em uma série repetida de órgãos, como a maioria dos órgãos desse grupo, atuando divisão por divisão. As estruturas excretoras são os nefrídios, em geral metanefrídios, cada um deles ocupando parte de dois segmentos sucessivos. No segmento anterior, o nefrídio apresenta uma extremidade aberta coletora, a nefróstoma, canal por onde ocorre a entrada do fluido celomático. 80 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io -0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II O tecido do nefrídio atravessa a parede da seção e alcança a seguinte. Nessa outra porção do órgão, as células de revestimento interno realizam absorção seletiva, retendo o que precisa ser eliminado e devolvendo à cavidade o restante do fluido. Na extremidade final, o nefrídio se abre para o ambiente por meio de um poro, o nefridióporo, e o produto final, que consiste em amônia, é expelido do corpo, podendo armazenar a excreta temporariamente antes da eliminação em uma espécie de bexiga. Adiante, nesse mesmo segmento, temos outra nefróstoma do próximo metanefrídio. Abertura para o exterior Nefróstomo Figura 67 – Metanefrídio de um anelídeo 5.3.3 A excreção dos artrópodes – Caminho para o sucesso terrestre Existem variações significativas quanto à excreção de animais terrestres e aquáticos. Os primeiros não podem despender muita água para eliminar suas excretas, e assim necessitam transformá-las em produtos menos tóxicos, para que, menos diluídos, possam ser eliminados sem danos ao organismo. Em artrópodes, a excreção passou por dois tipos principais de estruturas. O primeiro órgão tem alta dependência de água, enquanto o segundo é altamente modificado para minimizar a eliminação dos recursos hídricos. Exemplo de aplicação Faça uma pesquisa sobre espécies que vivem em desertos gelados e quentes, relacionando as diferentes adaptações e resistência hídrica nesses ambientes. Artrópodes aquáticos excretam por meio de nefrídios saculiformes, estruturas tubulares que se abrem ao exterior por meio de um poro. Na outra extremidade há uma bolsa, o sáculo, apoiado sobre uma malha de colágeno presa à lâmina basal. A pressão do sangue força-o em direção ao nefrídio, onde ocorre a ultrafiltração. Depois, os compostos retidos seguem para o túbulo para serem modificados, resgatando constituintes importantes. Dessa forma, mais resíduos podem ser adicionados para seguir rumo ao nefridióporo. 81 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA Bexiga Labirinto Saco terminal Poro excretor Tubo branco Figura 68 – Glândula verde de um crustáceo A maior parte dos artrópodes terrestres excreta por meio dos túbulos de Malpighi, que podem ou não estar associados a nefrídios saculiformes. Os túbulos são sacos alongados e cilíndricos com uma das extremidades conectada ao tubo digestivo, entre os intestinos médio e posterior, e a outra termina em um fundo cego. Os túbulos estão em contato constante com a hemolinfa e os resíduos são reabsorvidos pelo epitélio dos túbulos. Então, os elementos são encaminhados ao intestino, incorporando-se às fezes. No fim do intestino, ocorre reabsorção de água, o que torna a excreção por túbulos de Malpighi mais eficiente na economia hídrica. Nesse caso, o produto final eliminado é o ácido úrico ou a guanina, menos tóxicos em relação à amônia. Boca Moela Reto Ânus Intestino anterior Túbulos de Malpighi Intestino posteriorPapo Cecos gástricos Figura 69 – Túbulos de Malpighi 5.4 A excreção dos vertebrados A maior parte dos vertebrados apresenta como órgãos excretores principais os rins. Além destes, os animais podem realizar controle de íons e excreção por estruturas acessórias que estudaremos adiante. O rim possui diferentes papéis na homeostase, como o equilíbrio iônico, que é controlado em parte pelos rins, principalmente sódio, potássio e cálcio. O equilíbrio osmótico ocorre com a determinação do volume de água lançada na urina, assim o rim contribui no equilíbrio hídrico. Os rins participam da regulação da pressão sanguínea por meio do controle do volume de sangue. Os efeitos do rim sobre a pressão são considerados de longo prazo e são importantes aliados dos efeitos cardiovasculares de curto prazo, como a constrição dos vasos. 82 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II O equilíbrio do pH de muitos líquidos extracelulares é afetado pelo funcionamento dos rins, e estes são capazes de eliminar ou reter íons de hidrogênio (H+) ou de bicarbonato de sódio (HCO3). Desse modo, a formação de ácidos e bases pode ser fundamental para a regulação de várias vias importantes, como a regulação dos processos digestivos. A produção de ureia realizada nos rins consome grandes quantidades de HCO3 o que desencadeia consequências na regulação do pH corporal. O rim é vital na produção de hormônios, como a síntese e liberação da renina, que é responsável por regular a pressão sanguínea, ou a produção da eritropoietina, que regula a formação de eritrócitos. Evidentemente, não podemos esquecer que o rim também é crucial na excreção corporal, sobretudo de resíduos nitrogenados, porém outras toxinas solúveis em água ainda podem ser excretadas por ele. Vamos abordar a estrutura básica dos rins dos mamíferos, assim como as situações específicas que possam envolver rins de outros vertebrados. 5.4.1 Forma e função dos rins De maneira geral, os rins dos vertebrados apresentam forma de meia-lua, compostos por duas camadas: o córtex (a mais externa) e a medula (a mais interna). A medula é formada por segmentos paralelos: as pirâmides renais. Cada pirâmide é constituída por uma região mais interna, a papila. Após a formação da urina, que entenderemos a seguir como é realizada, ela passa para os cálices menores. Ao lado destes, desemboca em cálices maiores que se esvaziam no ureter, um tubo que remove o material filtrado e os transporta para a bexiga urinária, que se liga à uretra e completa o ato da micção com a eliminação no meio extracorporal da urina. Cápsula Córtex Medula Artéria renal Veia renal Ureter Pirâmide Papila da pirâmide Veia interlobular Pélvis ou bacinete Sangue Hilo Cápsula glomerular (de Bowman) | Corpúsculo | de Malpighi Glomérulo Néfron Duto coletor Duto coletor (de Bellini) Artéria interlobular Glomérulos Cálice maior Cálice menor Glomérulos justamedulares Árvore cortical Figura 70 – Estrutura do rim de um vertebrado 83 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA A urina é produzida por meio de três processos fisiológicos: filtração, reabsorção e secreção. Para que ocorra tal constituição, o rim depende dos néfrons, unidades básicas responsáveis pela atividade efetiva dos rins. Cada néfron é formado por dois elementos: o túbulo renal e os vasos associados. O principal conjunto de vasos é o glomérulo, que tem a função de enviar o líquido filtrado para os túbulos. O início do túbulo é composto por uma boca, a cápsula de Bowman, uma expansão ao redor dos glomérulos. O túbulo possui uma camada de células epiteliais e é dividido em três partes: região proximal (próxima à cápsula de Bowman), alça de Henle e região distal (mais distante da cápsula e importante na reabsorção), chegando ao duto coletor. O sangue chega ao rim por meio da artéria renal, passa por pequenas artérias e se ramifica em arteríolas aferentes que chegam ao néfron. Quando atingem os néfrons, as arteríolas compõem um conjunto de capilares – o glomérulo. Para o regresso do sangue, arteríolas eferentes o drenam para fora dos néfrons, desembocando nos vasos retos. A urina é formada justamente nos néfrons. Na cápsula glomerular ocorre a filtração, que consiste no extravasamento de parte do plasma sanguíneo do glomérulo para a cápsula. Este líquido extravasado é chamado de filtrado e apresenta substâncias benéficas ao organismo, como água, glicose, vitaminas e aminoácidos, além de resíduos tóxicos como a ureia e o ácido úrico. Figura 71 – Estrutura donéfron de um mamífero Da cápsula glomerular, o filtrado segue para os túbulos renais, onde ocorrem processos que permitem o retorno de substâncias úteis ao sangue – esse processo é denominado reabsorção renal. O sangue que precisa regressar à circulação é difundido por meio das paredes dos túbulos aos capilares sanguíneos que o envolvem. 84 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II Lembrete Os rins funcionam por ultrafiltração. Desse modo, a pressão do sistema circulatório força o sangue em direção a membranas semipermeáveis, retendo solutos e excretas. 5.4.2 Variações nos rins dos vertebrados Os rins dos vertebrados têm regiões especializadas na absorção ou secreção, porém as dimensões de cada parte pode variar entre os grupos. Mesmo os mamíferos possuem diferenças notórias, como a espessura da parede da medula. Animais que produzem urina mais concentrada dispõem de longas alças de Henle e maior espessura medular comparados aos que têm urina diluída. Os castores, por exemplo, têm urina altamente diluída e trazem tal condição, já os coelhos têm condição intermediária. Os condrictes, tubarões e cações geram urina hiposmótica e retêm ureia em seus tecidos. Essa estratégia faz com o corpo seja levemente hiposmótico em relação à água do mar, situação chamada de uremia fisiológica, buscando uma condição próxima do isosmótico – igualando as concentrações do sangue a da água. Os rins dos tubarões são compridos e localizados na região dorsal do corpo, e seus túbulos são mais longos e complexos. Os túbulos se distribuem dentro do rim em dois grupos, o primeiro mais afastado, com seios levemente agrupados, e o outro mais compactado. Esse arranjo permite um fluxo contracorrente ao animal, que pode recuperar até 90% da sua ureia primária. Peixes de água doce não apresentam alças de Henle, podendo não ocorrer reabsorção de determinados íons, e sua urina pode ser hiperosmótica. O mesmo ocorre em anfíbios. Quando jovens, são aquáticos e necessitam de mecanismos que trabalhem a eliminação do excesso de água, que é absorvida pela pele altamente permeável. Então, sofrem a metamorfose, e sua vida no ambiente terrestre deverá contar com a regulação que impeça a perda de água. Diferentemente da maioria dos animais, que utilizam a bexiga urinária apenas para armazenar urina, os anfíbios são capazes de reabsorver parte da água nela contida como uma reserva hídrica. 5.4.3 Glândulas de sal Alguns animais denotam outras estruturas corporais que participam ativamente da excreção e regulação iônica. Alguns órgãos não específicos, como brânquias, fígado e intestino, que são responsáveis por outras funções, acabam contribuindo na excreção. Répteis e aves podem apresentar importantes dispositivos acessórios – as glândulas de sal. Os indivíduos que possuem tal condição, em geral, vivem próximo a zonas marinhas ou consomem 85 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA alimentos como peixes, que exibem elevadas concentrações de sais em seus corpos. Como consequência, o predador tende a acumular sais, sobretudo Na+ e Cl+. As glândulas de sal são especializadas em eliminar o excesso de sais e costumam se localizar perto dos olhos, drenando a excreta para dutos próximos às narinas. O sal pode precipitar ou se acumular na parte externa do corpo. As secreções das glândulas de sal podem exibir concentrações três vezes maiores que as do plasma. Essa condição permite aos animais viverem sem acesso direto à água doce. Uma ave que capta no alimento ou diretamente do mar 30 mL de água salgada consegue eliminar todo o sal nela contido em 10 mL de secreção, restando 20 mL de água pura para o uso metabólico. As glândulas de sal são formadas por túbulos coletores. Estes possuem uma extremidade de fundo cego e outra que desemboca em canais que levam às narinas. As secreções hipersalinas são formadas retirando-se os sais vindos da corrente sanguínea, e os vasos capilares criam o contato com as glândulas, e o que necessita ser eliminado é enviado ao lúmen do túbulo secretor. Fluxo d e sangu e Vaso sanguíneo Espaço intestinal Células epiteliais A B Lúmen do túbulo secretor Figura 72 – Sal precipitado e acumulado das glândulas de sal de uma iguana marinha (A) e o mecanismo de funcionamento da glândula de sal (B) 6 NUTRIÇÃO E DIGESTÃO O alimento é a fonte de energia dos animais. Uma vez que os animais são heterótrofos, necessitam dos produtores primários, os autótrofos, que convertem a energia luminosa em energia química. Dentro desse contexto, o animal se nutre de compostos orgânicos já formados por plantas e algas, ou de produtos gerados nas teias alimentares como a predação de outros animais. Os herbívoros alimentam-se de vegetais, e os carnívoros, de outros animais. Os onívoros possuem mais de um hábito alimentar, e os saprófagos nutrem-se de material particulado ou em decomposição. Depois que o alimento é ingerido, cai na cavidade bucal e sofre processos que o transformam em moléculas capazes de serem absorvidas – o que chamamos de digestão. A partir daí, o alimento é 86 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II transportado para os diferentes tecidos e é assimilado, ingressando no metabolismo celular. A energia nele contida pode ser armazenada se não houver necessidades momentâneas, ou oxidada, liberando-se a energia para uso das células. Os resíduos desse processo geram excretas. Entretanto, nem todo o alimento ingerido é digerido. As partes rígidas ou formadas por elementos que o corpo não consegue fragmentar são eliminadas pela evacuação na forma de fezes. Façamos a seguinte distinção: as fezes são produtos não digeridos vindos do trato digestório, e as excretas são resíduos do metabolismo, de materiais que já foram digeridos, absorvidos e assimilados. Nas fezes, pode haver pouca quantidade de excretas e, em alguns animais, elas podem ser lançadas com as fezes. Entender o tipo de alimento que um animal ingere é essencial para compreender a fisiologia envolvida. Aqueles que consomem material particulado ou líquido apresentam maior superfície de contato e, em geral, são mais rápidos de serem digeridos. Há três grupos principais: carboidratos, lipídios e proteínas. Alguns animais têm uma preferência específica, e isso pode ser influenciado por seus hábitos de vida, por exemplo, pequenos roedores de metabolismo acelerado podem utilizar alimentos ricos em carboidratos para obter energia rápida. Já animais de regiões frias podem necessitar de alimentos gordurosos, que podem ser bem-armazenados. A ingestão de material particulado ou animais muito pequenos está presente em diferentes vertebrados e invertebrados, e alguns mecanismos de digestão podem estar associados. Vejamos exemplos a seguir: • suspensivoria: superfícies ciliadas ou apêndices que criam correntes ou capturam ativamente os detritos e levam-no à boca. Exemplos: microcrustáceos, poliquetas e moluscos bivalves. • filtração: aparelhos que retêm as partículas conforme a água passa, com esta específica função. Exemplos: esponjas, alguns peixes como manjubas e tubarões, flamingos, baleias de barbatana e outros. • detritivoria: material desintegrado e acumulado no substrato. Exemplos: moluscos escafópodes e minhocas. • sugadores: o indivíduo se alimenta de líquidos como sangue ou néctar ou ainda pode tornar um alimento líquido. Para tal, produz enzimas e o digere antes de ingerir. Possui peças bucais perfuradoras e sugadoras. Exemplos: borboletas, sanguessugas, pernilongos e outros. Observação Animais quese alimentam de líquido costumam ter trato digestório estreito, uma vez que a digestão de líquidos é mais rápida do que de sólidos. 87 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA A ingestão de alimentos sólidos também exigiu muitas adaptações fisiológicas. Os animais precisam de mecanismos para localizar o alimento, capturá-lo, manipulá-lo e engoli-lo. Alguns animais não possuem estruturas dilaceradoras e são capazes de consumir seu alimento por inteiro, fazendo que a digestão mecânica só ocorra já no interior do trato, como em moelas ou estômago. Algumas serpentes comem ovos inteiros ou mesmo animais maiores. Possuem maxilas e dentes curvos para agarrar e segurar a presa, e a boca e o estômago são altamente distensíveis, permitindo-lhes abrigar grandes volumes. Entretanto, a maior parte dos animais conta com estruturas perfurantes, cortantes ou raspadoras para transformar o alimento inteiro em fragmentos menores. Alguns invertebrados como os insetos e crustáceos possuem mandíbulas e maxilas fortes e articuladas; já os moluscos podem ter a rádula, um órgão linguiforme raspador muito eficiente na predação. Aves e alguns répteis exibem estruturas serrilhadas. Os bicos podem ter projeções queratinizadas, e o próprio formato pode ajudar a quebrar cascas e sementes, por exemplo. A tartarugas têm dentes córneos, que não possuem estrutura óssea, mas são fortes e resistentes. Estruturas semelhantes a dentes ainda com função estão presentes em muitos vertebrados, como peixes e répteis. Contudo, estudaremos em breve neste livro-texto que a estrutura dos dentes dos mamíferos é única. Os peixes cartilaginosos possuem dentes compostos de esmalte e dentina, mas não há a parte óssea e, em geral, o dente é tricuspidado, formando várias fileiras na mandíbula e na maxila. De modo diferente dos dentes dos mamíferos, os dos tubarões podem ser repostos por toda a vida. Os peixes ósseos têm dentes revestidos externamente por esmalte; internamente, são cobertos por dentina e cemento mineralizado, aderindo os dentes à mandíbula e à maxila. Os dentes de répteis constituem-se de esmalte e dentina; no entanto, as tartarugas exibem apenas estrutura queratinizada. Os mamíferos têm dentes mastigadores heterodeontes, isto é, um mesmo indivíduo tem diferentes formas de dentes, exceto os cetáceos. São quatro os tipos possíveis: • incisivos: morder e cortar; • caninos: segurar, perfurar e rasgar; • pré-molares: moer e esmagar; • molares: moer e esmagar. 88 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II Coroa Pescoço Esmalte Dentina Gengiva Polpa Osso Incisivos Incisivos A B Molares Molares Caninos Caninos Pré-molares Pré-molares Raiz Figura 73 – Estrutura de um dente de mamífero (A) e composição dos dentes de um cão, de acordo com seu papel funcional (B) Embora o mamífero possa apresentar todos os tipos, existem casos de modificações de acordo com o tipo de alimento consumido. Os herbívoros não exibem caninos, dentes característicos de predadores, e alguns possuem incisivos muito grandes, como é caso dos roedores; ou os grandes caninos dos lobos. A B C Figura 74 – Dentes incisivos de um coelho adaptados para roerem o alimento (A e B) e caninos dos lobos (C) O dente dos mamíferos é composto por três camadas. A externa é o esmalte, um tecido morto responsável pela coloração branca; é seguida pela dentina, camada porosa de células vivas que dá suporte ao esmalte; e há a parte interna, polpa que apresenta ligações com as terminações nervosas e os vasos sanguíneos. 6.1 Digestão Os primeiros animais como os poríferos realizam digestão apenas intracelular; o alimento é fagocitado ou pinocitado e permanece em vacúolos, onde são liberadas enzimas. Tudo ocorre no meio intracelular, logo o alimento deve ter tamanho reduzido, menor que o de uma célula, o que limita a nutrição e, consequentemente, o desenvolvimento corporal. Para a maioria dos animais, a digestão intracelular é uma ferramenta complementar que atua em conjunto com a digestão extracelular. Neste caso, a possibilidade da ingestão de alimentos maiores requer tratos digestivos bem-desenvolvidos, com cavidades que possuam revestimentos capazes de secretar enzimas que reduzem o alimento a moléculas menores, que podem ser absorvidas pelos tecidos, e estes realizam a digestão intracelular. 89 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA Os animais com sistemas digestórios mais simples não apresentam duas aberturas. Na verdade, o alimento que não é mais digerido regressa pela mesma abertura, que recebe o nome de sistema digestório incompleto. Os sistemas completos possuem tanto boca quanto ânus. A digestão pode ser dividida da seguinte forma: processos mecânicos e processos químicos. Nos primeiros, os dentes trituram e cortam o alimento. Os movimentos musculares do trato digestório também são considerados mecânicos e são vitais para a mistura do alimento a ser digerido com as enzimas. As enzimas são as responsáveis pela digestão química, e a maior parte delas é hidrolítica, requerendo água para que suas reações sejam efetivadas. Há enzimas específicas para cada grupo alimentar, por exemplo, as amilases quebram moléculas de amido, e as lipases, de lipídios. Para que o alimento possa percorrer o trato enquanto é digerido e absorvido, a força muscular dos órgãos realiza movimentos próprios, capazes de empurrar o conteúdo. A essas ações damos o nome de movimentos peristálticos (Figura 75). As áreas contraídas são seguidas de áreas relaxadas e empurram o alimento sempre em um único sentido. Entretanto, estruturas dotadas de movimento, como os cílios, dão maior superfície de contato, juntamente com microvilosidades e dobras ao longo dos tecidos. Músculo relaxado Músculo contraído Parede muscular Bolo alimentar Peristalse Figura 75 – Esquema do movimento peristáltico ou peristalse O trato digestório é assim chamado por tratar-se de um único tubo contínuo com compartimentos formados a partir de constrições alternadas, que dividem as funções e determinam espaço para os diferentes processos da digestão. Agora vamos entender melhor como os sistemas digestórios funcionam. Após a tomada do alimento, este segue a boca, as peças bucais ou dentes o dilaceram e ocorre a deglutição, empurrando-o para a faringe. Durante a permanência do alimento na boca, ou mesmo antes de ele chegar a ela, os animais podem produzir substâncias ricas em água, enzimas ou mesmo anticoagulantes (salivas) por meio das glândulas salivares. Muitas vezes o início da digestão já ocorre nesse momento, mas também pode haver liberação de toxinas que contribuem na imobilização de presas. 90 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II Após a recepção do alimento, ocorre a condução e, em alguns casos, o armazenamento. Após a faringe, o esôfago faz a transferência do alimento para a etapa digestiva. Em alguns animais, como invertebrados e aves, o esôfago é expandido em papo para armazenar o alimento antes da digestão química. Fígado Esôfago Estômago Pâncreas Cólon transverso Jejuno Cólon descendente Íleo Sigmoide Reto Ânus Glândulas salivares Ceco Apêndice Duodeno Cólon ascendente Vesícula biliar Figura 76 – Trato digestório de um humano Na maioria dos animais, o estômago, na forma de um saco, é a próxima estrutura. É aí que ocorrem a digestão química, ou armazenamento e a misturado alimento com água e enzimas digestivas. Antecedendo o estômago químico, alguns indivíduos apresentam moela ou estômagos mecânicos, regiões musculares que trituram o alimento, com o auxílio de pequenos fragmentos de rochas ou revestimentos rígidos como dentes quitinosos. Na maioria dos animais, vimos que a digestão mecânica precede a digestão química, seja por meio dos dentes, seja por bicos córneos, e, posteriormente, a ação das enzimas. No caso dos anelídeos, primeiro temos o papo, onde ocorrem o armazenamento e a fermentação; depois, a moela e o estômago químico, chamado de proventrículo. As aves (Figura 77) também possuem papo e moela que desempenham as mesmas funções. Entretanto, inicialmente ocorre a digestão química com o alimento seguindo do papo para o proventrículo; ao fim desse processo, o alimento passa pela moela. Como já houve a digestão química, você poderá pensar que não há a necessidade de uma digestão mecânica. Contudo, na moela das aves, os fragmentos mais rígidos são dilacerados e o alimento é misturado, e, agregando-se à massa alimentar, as enzimas já lançadas no proventrículo intensificam sua ação. 91 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA Proventrículo Esôfago Fígado Cloaca Cecos retais Papo Baço Pâncreas Intestino Moela Traqueia Figura 77 – Trato digestório de uma ave Finalmente, chega-se ao intestino, que normalmente está dividido em duas porções: uma responsável pela digestão final e outra pela absorção. O intestino dos animais é uma das estruturas com maior superfície de contato; em vertebrados, o aumento do comprimento é significativo, por meio de vilosidades e microvilosidades, dobras internas e do próprio enovelamento do órgão. Note que na figura a seguir as vilosidades são fundamentais para aumentar a superfície de contato e trazer eficiência à absorção de nutrientes. 92 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II Lúmen Absorção de nutrientes Absorção de nutrientes Células epiteliais Vasos capilares Camadas musculares Veias linfáticas Veia com sangue que vai para o fígado Parede do intestino Vilosidade ampliada Vilosidade Grandes dobras circulares Figura 78 – Estrtura interna do intestino de um mamífero Em diferentes grupos de animais, o intestino pode ter nomes diferentes em suas porções. Nos vertebrados, o intestino delgado é responsável pela digestão final, sobretudo, de proteínas e lipídios. Nesta região, são secretadas enzimas próprias ou advindas de órgãos acessórios como o pâncreas e o fígado. No intestino delgado também ocorre absorção. Elementos importantes são retidos e depois enviados para o sangue tanto por meio de transportes ativos como passivos. Na porção final do intestino, ocorre reabsorção de água, etapa fundamental para muitos animais terrestres, que, em vez de liberarem fezes líquidas, retiram boa parte da água utilizada durante a digestão, gerando fezes sólidas e semissólidas – o que resulta na eliminação do que não foi digerido ou absorvido, um processo denominado defecação. Cólon ascendente Cólon sigmoide Intestino delgado Cólon descendente Ceco Reto Cólon transverso Figura 79 – Intestino de um mamífero com suas respectivas regiões 93 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA 6.2 Divertículos digestivos Os divertículos digestivos são túbulos ou bolsas de fundo cego que surgem a partir do duto principal do trato digestório. Podem estar próximos ao estômago e participar da digestão, aumentando a superfície de contato, porém, caso estejam próximos à região terminal, colaboram na absorção. Desse modo, os divertículos, também conhecidos como cecos, são imprescindíveis para vertebrados e invertebrados, ampliando sua capacidade digestiva ou de absorção. Veremos a seguir que os cecos são fundamentais para os herbívoros. 6.3 Herbivoria e digestão de celulose Os animais herbívoros se alimentam de vegetais que apresentam os diferentes grupos alimentares em sua constituição. Entretanto, nas paredes celulares dos vegetais, há grande quantidade de um açúcar muito rígido, a celulose, que é um polímero constituído por glicoses. A celulose é muito insolúvel e refratária ao ataque químico. Para degradá-la, é necessária a utilização de enzimas específicas – as celulases. As celulases são ausentes nas secreções dos vertebrados e na maioria dos invertebrados. Raros animais são capazes de produzi-las. A solução encontrada por diferentes grupos foi a associação com microrganismos como bactérias e protistas. Dessa forma, a microbiota produz as celulases e digere a celulose. Então, consome uma parte, tornando o excedente disponível aos animais, que, por sua vez, oferecem um ambiente nada inóspito. Os cupins e traças são exemplos de pragas que dependem da celulose como fonte alimentar. Nesses animais, protistas flagelados são os principais microrganismos conhecidos que habitam seu trato. No caso dos cupins, ao nascer, os cupins operários regurgitam parte de seu conteúdo estomacal para doar parte da microbiota aos jovens. 6.4 Animais ruminantes e não ruminantes Alguns vertebrados, como ovelhas, gado, búfalos, cabras, girafas, camelos, lhamas e outros, são herbívoros ruminantes. O termo ruminante advém do hábito de ruminar, ou seja, após a ingestão, o alimento é regurgitado para a boca, é mastigado novamente e depois deglutido. Ruminação também é um termo do hábito de mastigar constantemente ou mais de uma vez. Lembrete Animais ruminantes não apresentam caninos, apenas incisivos, molares e pré-molares. Contudo, seus dentes em geral são fortes e resistentes, característica importante para sua constante mastigação. 94 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II Esses animais têm estômago poligástrico, assim a digestão é realizada em vários compartimentos. Veja na imagem a seguir: Esôfago RetículoDuodeno Abomaso Omaso Rúmen Figura 80 – Estômago poligástrico: conjunto de órgãos que atuam na digestão dos ruminantes O alimento entra pela boca, onde é mastigado, e recebe grande quantidade de saliva. Um único boi é capaz de produzir entre 100 e 190 litros de saliva por dia; após ser deglutido, o alimento segue para o esôfago, um tubo condutor, e depois para o retículo. Primeiramente, ele segue ao rúmen, uma seção extensa que funciona como um tanque de fermentação, resultando em alimento, saliva e microrganismos produtores de celulase (bactérias e protistas). A fermentação realizada no rúmen gera grande quantidade de gases eliminados por eructação. O alimento já digerido parcialmente no rúmen regressa pelo retículo e pelo esôfago, chegando à boca e sendo remastigado. Deglutido novamente, ele segue para o omaso, órgão de rígidas paredes musculares onde ocorre reabsorção da água presente no bolo alimentar, água presente na saliva lançada pelo próprio animal durante a ruminação. Desse órgão, o bolo alimentar segue para o abomaso, considerado o estômago verdadeiro, órgão pelo qual ocorre a digestão química, processo feito por enzimas próprias liberadas em sua parede tecidual. A partir daqui, segue para o intestino delgado. Lá, de maneira semelhante a outros grupos, ocorrem a finalização dos processos digestivos e a absorção de nutrientes. No intestino grosso, as fezes são finalizadas, e há mais uma vez a reabsorção de água, com consequente eliminação das fezes. A ruminação é uma estratégia importantee que torna a digestão mais lenta, porém disponibiliza a celulose inquebrável pelas enzimas animais. Nos filhotes, que são lactantes, a digestão possui uma diferença notável. O rúmen e o retículo comunicam-se por meio de uma abertura muscularizada – a goteira esofágica. Quando o animal é adulto, a goteira permanece aberta e o alimento pode percorrer todos os compartimentos. Já nos filhotes, a própria sucção estimula a goteira esofágica a permanecer dobrada e fechada. Consequentemente, o leite ingerido segue diretamente para o abomaso, sem sofrer digestão pela microbiota. 95 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA Esôfago RetículoAbomaso Intestino Omaso Rúmen Figura 81 – Sistema digestório de uma vaca Na figura anterior, a cor verde representa o primeiro caminho do alimento, passando por boca, rúmen, retículo e retornando à boca pelas setas vermelhas. Em azul, o segundo caminho do alimento, passando por retículo, omaso, abomaso, intestino e ânus. Os animais herbívoros não ruminantes dependem de mecanismos mais simples e apresentam digestão mais longa para que haja tempo de os microrganismos digerirem a celulose. Como exemplos, podemos citar cavalos, coelhos, zebras e outros. Os tratos gastrointestinais dos não ruminantes são longos, com muitos divertículos digestivos, e a fermentação é ativa nesses locais. Assim, se um animal tiver hábitos exclusivamente herbívoros e não for ruminante, eles serão dependentes tanto dos divertículos quanto da microbiota. Esôfago Duodeno Estômago Esfíncter gástrico Esfíncter esofágico Íleo Ceco Ânus RetoColo Intestino grosso Intestino delgado Jejuno Figura 82 – Trato digestório de um cavalo, um herbívoro não ruminante 96 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II Os cavalos, assim como outros herbívoros, têm tratos longos e dependem da microbiota presente em seu ceco para a digestão de celulose. Outra estratégia importante para a digestão da celulose é a coprofagia, que se refere ao hábito de se alimentar de fezes. A coprofagia pode ser própria. Neste caso, relaciona-se com a digestão da celulose ou de fezes alheias, como em moscas, que buscam diferentes nutrientes. Alguns animais como os roedores produzem dois tipos de fezes: a primeira é fruto da digestão total – por meio das enzimas próprias; a segunda é formada pelo conteúdo cecal digerido pela microbiota. No período noturno, geralmente o indivíduo já estará com seu intestino vazio por ter defecado de dia. Então, a substância que passou boa parte do dia no divertículo ou ceco é eliminada. Como a digestão da celulose é lenta, os animais reingerem as fezes cecais e permitem que este conteúdo tenha uma segunda oportunidade para ser digerido. Um fato interessante é que as fezes reingeridas ficam basicamente isoladas no fundo do estômago, impedindo a contaminação do alimento fresco. Veja tal adaptação na imagem a seguir: Intestino Piloro Esôfago Fezes reingeridas Figura 83 – Conteúdo estomacal de um roedor herbívoro e coprófago 7 TEMPERATURA E MOVIMENTO O controle de temperatura é algo rotineiro. Sempre que sentimos frio, buscamos um ambiente protegido, uma coberta e algo quente, como um chá. Algo semelhante acontece com nossos animais de estimação: construímos abrigos e em alguns casos até utilizamos roupas para resguardá-los. Dessa forma, precisamos entender o que pode ocorrer com os animais em seus ambientes naturais quando há mudanças bruscas na temperatura. A busca pelo equilíbrio térmico é frequente. Alguns animais são capazes de se regular metabolicamente, ou seja, não notamos atitudes aparentes enquanto seu corpo trabalha. Entretanto, muitos animais, mesmo os que apresentam capacidade de controle, podem ser vistos praticando atos que possam afetar essa regulação. 97 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA Os documentários geralmente exibem crocodilos e jacarés tomando sol como uma forma de aquecer seus corpos. Elefantes, por exemplo, têm pele muito suscetível à desidratação. Então, em dias de muito calor, é comum observá-los banhando-se na lama para hidratar sua pele e manter seus corpos mais frios. Já alguns roedores constroem tocas para se abrigar nos dias mais frios; algumas espécies também são gregárias e, juntas, ambas se aquecem, ou melhor, na realidade, diminuem a perda de calor. Veremos adiante que os animais contam com estratégias comportamentais e fisiológicas que se aliam a fim de manter seus corpos em temperaturas ideais. É muito comum, sobretudo em livros didáticos, encontrarmos as seguintes denominações: animais de sangue quente ou sangue frio; essas nomenclaturas induzem a erros conceituais. Os mamíferos e aves são os de sangue quente, os demais vertebrados, de sangue frio. Contudo, um réptil que se expõe ao sol pode atingir uma temperatura corporal semelhante à de um mamífero, portanto não faz sentido determinar tal referência. Atualmente, os animais são classificados de duas formas: a primeira se refere à constância da temperatura corporal; a segunda, à fonte de calor. Se o animal é capaz de manter sua temperatura uniforme, ele é chamado de homeotérmico. Se ela varia consideravelmente ao longo de um período, como um dia, ele é heterotérmico ou pecilotérmico. Alguns animais como os répteis e anfíbios dependem de fontes externas de calor, geralmente o sol, sendo incapazes de gerar calor sozinhos. Neste caso, trata-se de animais ectotérmicos. O termo já ajuda na compreensão, pois ecto deriva do termo externo, e térmicos, de temperatura ou calor. Já aves e mamíferos se aquecem ou se resfriam quando expostos a fontes de calor externas, portanto não podemos ignorar que, embora sejam endotérmicos, respondem a estímulos térmicos externos. Entretanto, a grande vantagem adaptativa é que os endotérmicos são capazes de produzir calor; portanto, mesmo distante de fontes externas, o próprio corpo, por meio do metabolismo, gera reações que emanam calor. No gráfico a seguir, podemos observar o ganho de temperatura nos animais ectotérmicos à medida que o ambiente aquece: 98 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II Temperatura corporal (ºC) Animal endotérmico Animal ectotérmico Te m pe ra tu ra c or po ra l ( ºC ) 0 40 30 30 10 10 20 30 40 Figura 84 – Variação da temperatura em relação à temperatura do ambiente 7.1 Fluxos de calor A temperatura corporal (Tc) de um animal é fruto da energia térmica armazenada nas diferentes moléculas do corpo. A temperatura não é estática: a energia térmica pode ser transmitida do animal ao meio e do meio ao animal. No caso dos endotérmicos, ocorre grande produção de calor por meio do metabolismo. Assim, se a soma do ganho de calor for superior à perda, o corpo se aquecerá, do contrário, se resfriará. A temperatura poderá ser afetada por fenômenos físicos, químicos e biológicos. Mas de que forma o animal pode ganhar ou perder calor quando se relaciona com o meio? Destacaremos como isso ocorre. • Condução: é a troca de energia térmica de um objeto ou um fluido para outro. Os animais podem ganhar ou perder calor quando em contato com um objeto condutor, por exemplo, quando um réptil se posiciona sobre uma rocha, ele acaba por receber calor da própria rocha, pois esta aquece rapidamente. • Convecção: é a transferência de energia térmica de um objeto, neste caso, o animal, para um fluido externo que esteja emmovimento. Por exemplo: os animais têm perda de calor por convecção com o ar, ou seja, quando o ar se movimenta, a sensação de frescor é mais evidente quando ele está parado. • Radiação: refere-se à emissão de energia a partir de um objeto. Um animal pode receber calor irradiado de uma fonte externa como o sol, mas ele também irradia calor. Em documentários, vemos animais em câmeras que captam a luz infravermelha, e esta faixa de luz emitida pelo corpo do animal indica sua temperatura. • Evaporação: as moléculas de água presentes na superfície do animal ou objeto absorvem energia térmica e alteram seu estado físico, mudando de líquido para gasoso. Neste caso, as moléculas 99 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA acabam se dissipando no ar, e o animal geralmente perde calor por evaporação, mas também perde água, o que demanda relação entre os sistemas térmicos e osmorreguladores. Condução Condução Radiação Poeira Radiação Condução e convecção (ar) Radiação (solar refletida) Radiação (solar refletida) Radiação (solar direta) Figura 85 – Modos de troca de calor entre os corpos e o meio Além de estarem sujeitos às leis físicas, tais efeitos são mais intensos nos animais ectotérmicos, assim como animais aquáticos perdem calor mais rápido do que terrestres, pois a água é um bom condutor de calor, e o animal perde calor para a água. A troca de calor com o meio depende da superfície de contato, bem como a relação entre massa corporal e área superficial. O volume corporal de um animal é vital para a termorregulação, e o animal pode buscar aumentar sua área para a troca de calor ou reduzi-la. Muitos animais se esticam quando estão com calor excessivo, a fim de aumentar sua área e perder calor; quando estão com frio, ficam encolhidos, minimizando a região de contato. Animais que vivem em nichos semelhantes e apresentam relações entre área e volume corporal diferente podem ter custos energéticos muito divergentes. Por exemplo, um lobo-do-ártico tem em torno de um décimo da massa corporal de um urso-cinzento, mas o lobo tem uma relação área de superfície por volume duas vezes maior, assim os custos da termorregualação do lobo serão superiores aos do urso. Os animais de regiões muito frias parecem exercer um padrão corporal. A lei de Bergmann estabelece que nesses locais há uma tendência a haver animais com corpos grandes, maiores que em locais quentes. Além disso, a lei afirma que as extremidades corporais tendem a ser mais curtas, o que diminuiria o contato com a superfície fria. Observando mamíferos e aves que vivem em tais ambientes, a lei se aplica na maioria dos casos. 100 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II Uma forma de diminuição de superfície para minimizar a perda de calor é o agrupamento. Muitas espécies se tornam gregárias em regiões geladas. Quando solitários, os ratos-toupeiras-pelados não conseguem elevar sua temperatura a mais que 12 °C – mesmo em tocas; já em grupo, a temperatura se mantém quase constante – em torno dos 22 °C. A relação corporal de troca de calor pode ser influenciada pela construção de isolamentos externos como pelos e penas. Alguns animais mudam o direcionamento de suas penas quando estão expostos a temperaturas muito baixas, fazendo que o deslocamento do ar não impacte o indivíduo. Durante o inverno, essas camadas se tornam mais densas, deixando entre a pele e os pelos um volume morto de ar, permitindo um isolamento entre o ambiente e o indivíduo. Pinguins apresentam uma camada de penugem fofa e desorganizada como a plumagem de um filhote e, sobre esta, as penas que normalmente enxergamos. Esta camada inferior torna o indivíduo protegido, deixando o ar com temperatura superior à do meio preso nesse local. As penas exteriores têm um arranjo compacto, que deixa o animal impermeável, evitando o contato direto da pele com a água gelada. 7.2 Manutenção da temperatura A radiação térmica é uma importante fonte de calor, seja diretamente do sol, seja do entorno do animal. Os indivíduos ectotérmicos absorvem calor ficando expostos diretamente ao sol. Podem ter coloração escura, o que contribui nesse processo. Para reduzir o aquecimento, eles podem se esconder entre rochas, fendas, tocas ou mesmo na vegetação, além de praticar o resfriamento por evaporação. Tanto animais ectotérmicos quanto endotérmicos têm seu metabolismo afetado pela temperatura ambiente. Nos endotérmicos, o consumo de oxigênio é alto durante baixas temperaturas, pois o indivíduo precisará produzir calor metabólico. Já os ectotérmicos tendem a reduzir seu metabolismo e, consequentemente, o consumo de O2. Observe o gráfico a seguir: Co ns um o de O 2 Temperatura do ambiente (ºC) 4 10 16 22 28 34 40 Endotérmicos Ectotérmicos Figura 86 – Consumo de oxigênio em diferentes temperaturas em animais endotérmicos e ectotérmicos Os animais endotérmicos se comportam na maior parte de sua vida como homeotérmicos, com alguns períodos heterotérmicos. Apresentam uma zona térmica neutra, uma faixa de temperatura em que as funções fisiológicas estão em seu melhor desempenho. Quando o corpo denota valores diferentes daqueles da zona neutra, os custos energéticos para manter a temperatura se elevam. É importante lembrar que 101 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA esses valores em geral se referem à temperatura central, ou seja, no interior do corpo. Algumas regiões como a superfície têm variações pequenas, caso de homeostase. Observe a tabela a seguir: Tabela 1 – Temperaturas neutras e letais de diferentes animais Animal Temperatura central neutra aproximada (°C) Temperatura central letal aproximada (°C) Equidna 30-31 37 Marsupiais 35-36 40-41 Ouriços-do-mato 34-36 41 Humanos 37 42-43 Mamíferos placentários 36-38 42-44 Aves passeriformes 40-41 47 Aves não passeriformes 39-40 46 Fonte: Schmidt-Nielsen (2002, p. 245). Alguns animais que habitam regiões de temperaturas oscilantes, como grandes desertos, extremamente quentes durante o dia e muito gelados à noite, são capazes de tolerar uma grande faixa de temperatura ambiente (TA) e são denominados euritérmicos. Outros animais são estenotérmicos, indivíduos muito suscetíveis a variações, conseguindo viver em uma faixa muito estreita de TA. Saiba mais A temperatura pode afetar diferentes processos fisiológicos, inclusive a reprodução, que será o próximo assunto. Para conhecer vários impactos gerados pela temperatura no desenvolvimento das tartarugas, leia: FERREIRA JÚNIOR, P. D. Efeitos de fatores ambientais na reprodução de tartarugas. Acta Amazônica, Manaus, 2009, v. 39, n. 2, p. 319-34, 2009. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/aa/v39n2/v39n2a11.pdf>. Acesso em: 20 dez. 2015. 7.2.1 Termogênese Termogênese é o nome dado à produção de calor por meio do aquecimento produzido por vias metabólicas. Ela está presente nos animais endotérmicos, que também são capazes de resfriarem seus corpos. A principal fonte de calor dos animais endotérmicos é o resultado do metabolismo energético e muscular; na verdade, trata-se de um subproduto, o calor. Os indivíduos ectotérmicos também terão em seu metabolismo o calor como um dos produtos, entretanto só os endotérmicos podem reter esse calor e elevar a TC acima da TA. 102 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II O calor dos endotérmicos advém não só como um subproduto, existem vias termogênicasespecíficas para a produção de calor que são chamadas ciclos fúteis. Nestes ciclos, ocorre o gasto da energia química na geração de calor e, na maioria dos casos, envolvem ciclos de hidrólise de ATP (trifosfato de adenosina). Quando a molécula de ATP é hidrolisada, isto é, quebrada com adição de água, o resultado é ATP à ADP + fosfato + calor. Outra opção de produção de calor se dá na criação de novas moléculas de ATP durante a fosforilação oxidativa nas mitocôndrias. A produção de calor na musculatura gera tremores, e os músculos têm papel fundamental no balanço térmico dos endotérmicos. Ainda que em repouso, por apresentarem grande quantidade de tecido muscular, aves e mamíferos dependem de tais tecidos para a criação do calor. Obviamente, a utilização desses músculos gera ainda mais calor, como no caso do exercício físico. Contudo, os animais endotérmicos utilizam sua musculatura esquelética para produzir calor por meio da termogênese por tremor. O tremor é provocado, como em outras contrações, por estímulos nervosos. Neurônios menores, que inervam nas fibras de movimento lento, são estimulados, e, em seguida, estimulam os neurônios maiores das fibras rápidas. Em resposta, miofibrilas individuais se contraem, os movimentos gerados são descoordenados, e o músculo não se movimenta ativamente, porém gera tremores. A estratégia do tremor termogênico funciona por curtos períodos de exposição ao frio, não sendo uma saída efetiva para intervalos prolongados, pois os músculos ficam inaptos para serem utilizados para caçar, fugir ou correr. A persistência dos tremores deixa os músculos fatigados, com deficiência nutricional e exaustos, como se o animal tivesse feito um exercício de alta intensidade. 7.2.2 Regulação da temperatura corporal Todo animal, seja endotérmico, seja ectotérmico, tem sua TC influenciada pela TA. Para que as reações sejam desencadeadas e o corpo seja estimulado a aquecer-se ou resfriar-se, é necessária a interpretação do estímulo. O estímulo é a própria temperatura externa, a qual é captada por termorreceptores espalhados na pele. Os termorreceptores enviam os estímulos aos centros de integração e, a partir daí, o corpo passa a responder em alterações fisiológicas, as quais modificam a temperatura. Vamos tomar como exemplo um mamífero placentário qualquer cuja temperatura neutra seja 38 °C e, em seguida, expor tal indivíduo a um ambiente que se aquece e depois se resfria. Quando a TA começa a subir, os termorreceptores enviam ao hipotálamo tal percepção. Este, por sua vez, passa a emitir estímulos que controlam a redução da temperatura, evitando que o corpo superaqueça. Os vasos sanguíneos são importantes efetores em tal redução. Ocorre a vasodilatação cutânea, fazendo que o sangue passe mais lentamente e próximo da superfície do corpo, possibilitando a perda de calor. As glândulas sudoríparas também são estimuladas, gerando transpiração e perda de calor por transpiração, como é o caso do ofego, que, ao aumentar a frequência respiratória, reduz o volume corrente e dissipa o calor. Além dessas características, o animal poderia apresentar estratégias comportamentais, como: buscar uma sombra, esticar seu corpo em uma superfície fria ou num rio. 103 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA É comum vermos um cachorro com a língua para fora após um exercício físico. Os cães praticam o ofego como uma forma de eliminar o excesso de calor corporal. Já o hábito dos filhotes de se manterem próximos uns aos outros os mantém aquecidos. A B Figura 87 – Exemplo de ofego (A) e estratégia para se aquecer (B) Expondo esse mesmo animal a uma TA que se encontra em redução, os termorreceptores também captam os estímulos e o enviam ao hipotálamo, que comandará os vasos sanguíneos a realizar vasoconstrição na região epidérmica e evitar a perda de calor para o meio, bem como controlará o metabolismo da hidrólise de ATP e a musculatura para gerar calor metabólico e por tremores, respectivamente. Em consequência, o animal evita a perda de calor e produz calor, mantendo a TC em 38 °C. 7.3 Efeitos das temperaturas extremas Temperaturas extremas podem ser determinantes e letais para a maioria dos animais, impedindo o funcionamento correto de seus órgãos. Entretanto, muitas espécies são resistentes a condições excepcionais, o que os torna bom competidores e invasores de nichos pouco explorados. Os animais capazes de viverem em temperaturas muito reduzidas são os psicrotróficos, e os mesotróficos resistem a temperaturas excessivamente altas. O alce vive em temperaturas negativas do gelo, e o camelo habita nos desertos, que chegam a superar 45 ºC. A B Figura 88 – Alce, exemplo de psicrotrófico (A), e camelo, mesotrófico (B) 104 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II A grande dificuldade de temperaturas extremas é fazer o metabolismo permanecer ativo. Veremos que alguns animais vivem de maneira latente ou em dormência para suportar tal condição, uma vez que ínfimas mudanças podem inativar enzimas e proteínas e, em geral, muitas funções são comprometidas. Animais psicrotróficos permanecem ativos em temperaturas próximas a zero ou inferiores. Para tal, apresentam modificações em suas proteínas, que passam a funcionar em tais condições. O mesmo processo acontece com os mesotróficos. Portanto, para serem classificados como tal nesse estado, sua fisiologia é funcional e em homeostase. Entretanto, os psicrotróficos são muitas vezes capazes de tolerar o congelamento. Existem registros de animais resistentes em laboratório à temperatura do hélio líquido com aproximadamente -269 ºC. Entre as estratégias que permitem tal resistência estão: as proteínas anticongelantes (AFP), que provêm do inglês – antifreeze protein, e as AFGPs, que, nesse caso, diferenciam-se por serem glicoproteínas. Quando a temperatura do animal se reduz consideravelmente, a água nele contida pode congelar. Então, as AFPs e AFGPs se ligam à superfície dos cristais de gelo para evitar que estes cresçam. As moléculas de proteína se ligam às de água, imobilizando-as e impedindo a formação dos cristais. Como essa propagação é muito organizada, ela fica impedida pela ação das proteínas. Tanto as temperaturas elevadas quanto as reduzidas afetam principalmente as proteínas e as estruturas formadas por elas – como as enzimas. Temperaturas muito altas, como as das regiões desérticas, onde a umidade do ar reduzida aumenta a sensação térmica, podem desencadear desnaturação proteica, coagulação térmica por meio da morte celular e alteração da viscosidade sanguínea, inativação de enzimas, sobretudo em velocidades superiores a sua formação, hipóxia (baixa da oxigenação), por afetarem a circulação, e desestruturação das membranas celulares que apresentam glicoproteínas, assim, afetando todos os tecidos, com morte celular e possível óbito. Não podemos esquecer a desidratação, uma vez que o animal tentará praticar transpiração e evitar a elevação da TC. Quando as temperaturas estão reduzidas ao extremo, ocorrem igualmente inativação de proteínas e anoxia dos tecidos, sendo maior a queda na oxigenação das áreas mais periféricas, priorizando órgãos vitais como coração, cérebro e pulmão. Desse modo, o corpo induz a depressão do sistema nervoso central. Após exposição prolongada, pode ocorrer necrose decorrente da anoxia e morte celular nas áreas periféricas como patas e cauda. 7.4 Estratégias térmicas Além dos animais, a temperatura afeta suas teias alimentares, diminuindo a disponibilidade de alimento, pois as presas morrem e muitas plantas também não são resistentes ou perdem suas folhas, tornando-se infrutíferas. Tais mudançaspodem afetar funções vitais. Para evitar danos maiores, muitas espécies realizam estratégias que promovem redução de metabolismo, redução de atividades e sonolência. 105 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA Os animais possuem três técnicas básicas para evitar a morte em temperaturas excessivamente quentes ou frias. É importante notar que, nesses casos, não se trata de animais psicrotróficos ou mesotróficos. A hibernação é empregada durante longos períodos de exposição ao frio, gerando sonolência contínua e consequente redução do metabolismo e construção prévia de reserva energética. O animal consome grande quantidade de alimento e aumenta suas reservas lipídicas. Depois de achar um abrigo, entra em dormência por todo o inverno. Na estivação ocorrem sonolência e redução do metabolismo do indivíduo, porém, durante períodos de altas temperaturas ou secas pode haver períodos em que fica acordado, mas a maior parte do tempo fica em dormência. Já o torpor ocorre em pequenos períodos diários. O animal permanece em dormência para evitar perda energética com a regulação térmica. Como exemplo, citamos os beija-flores, aves que voam muito rápido e já apresentam alto consumo de energia. Em condições de muito calor, como próximo ao meio do dia, eles entram em dormência. 7.5 Movimento O movimento corporal dos animais tem como finalidades principais a busca por alimento e a busca por parceiro, até porque a maioria dos animais não é séssil. Locomoção é o ato de mover-se de um ponto ao outro, e tanto seu início quanto o término é controlado pelo animal. Esse transporte pode ser gerado por apêndices, nadadeiras, patas ou asas. O deslocamento mobiliza fortemente o metabolismo energético, ou seja, é preciso que haja estoque de energia. Vários sistemas estão envolvidos na locomoção, como o respiratório e o cardiovascular. O sistema sensorial controla os estímulos e trabalha se comunicando com a musculatura, que, por sua vez, dá suporte ao esqueleto e promove o movimento. O esqueleto é vital para a sustentação do corpo, mesmo em ação. Portanto, denomina-se sistema musculoesquelético a reunião dos músculos, esqueleto e vasos sanguíneos. 7.5.1 Movimentos em esqueletos hidrostáticos Alguns invertebrados não apresentam esqueletos rígidos, apenas esqueletos hidrostáticos. Neste caso, líquidos que preenchem sua cavidade corporal exercem força contra as paredes que constituem o corpo e dão a eles uma forma, resistência e sustentação – em geral, trata-se do próprio fluido celomático. Os anelídeos também exibem esqueleto hidrostático, e seu corpo se desloca por meio de movimentos peristálticos, como visto anteriormente em alguns corações ou no trato digestório de muitos animais. Basicamente, esse movimento gera ondas de contração, nas quais existem dois tipos de musculatura: a circular e a longitudinal; a primeira reduz o diâmetro corporal e impulsiona o celoma a seguir adiante, 106 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II empurrando-o; já o músculo longitudinal impulsiona os segmentos posteriores como se puxasse parte do corpo. Entretanto, os anelídeos são caracterizados pela presença ou quantidade de cerdas em seu corpo, projeções da cutícula quitinizadas. As cerdas, entre outras funções, contribuem na mobilidade desses animais, ajudando na escavação e sustentação do corpo. As cerdas dos anelídeos são dotadas de movimento, pois, em sua base (na parte interna do corpo), músculos protratores as empurram para fora e músculos retratores as puxam para o corpo. Em artrópodes, a musculatura é do tipo estriada e muito semelhante à encontrada em outros grupos, inclusive em vertebrados. Os músculos são fundamentais para a movimentação dos apêndices. O número de apêndices em cada espécie é altamente variado, chegando a ocorrer mais de 300 pares em um único diplópode. Os apêndices são cilindros ocos de exoesqueleto por onde a musculatura se insere e gera o movimento, fazendo esse processo sempre por meio de um músculo antagonista, com um se estendendo e outro oposto no mesmo movimento, flexionando-se. Na imagem a seguir, podemos ver e comparar os três diferentes tipos de tecido muscular encontrados nos animais e o tipo de movimento que realizam. Músculo esquelético Músculo cardíaco Músculo liso Fibra estriada Fibra estriada do coração Fibra estriada das vísceras Movimento Voluntário Movimento Involuntário Movimento Involuntário Figura 89 – Tipos de tecidos musculares presentes nos diferentes animais Os insetos são artrópodes. Talvez você já tenha lido que eles são os animais mais fortes existentes, e cuja força é realmente impressionante. O corpo dos insetos é revestido internamente por densas camadas de musculatura estriada, conferindo vigor e boa coordenação. Uma única pulga é capaz de pular 100 vezes seu próprio comprimento, e uma formiga pode transportar até dez vezes seu próprio peso. Na realidade, o caso dos insetos envolve leis da física, uma vez que a força é sempre distribuída pela área que o músculo possui, e a razão entre a força e a massa aumenta à medida que o tamanho do corpo diminui. 107 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 FISIOLOGIA COMPARADA 7.5.2 Musculatura em vertebrados Os peixes possuem dois tipos evidentes de tecidos musculares: o músculo vermelho e o branco. O primeiro é encontrado na maioria dos animais na base de suas nadadeiras, logo abaixo da linha lateral. Sua atividade é lenta e de duração prolongada, o que permite a um peixe movimentar suas nadadeiras por longos períodos. Já o músculo branco, que se distribui uniformemente pelo corpo, no transporte corporal atua nos movimentos que promovem natação rápida e de alta intensidade. Obviamente, os músculos brancos e vermelhos têm esses nomes em virtude de sua coloração, o que se deve a maiores deposições de mioglobina nos tecidos escuros. Veja na imagem a seguir como estão dispostos tais músculos: Miótomo único Costela Coluna vertebral Linha lateral Músculo branco Músculo vermelho Figura 90 – Musculatura de um peixe ósseo Alguns animais podem ter colorações diferentes, como o salmão. Contudo, nesse caso, a tonalidade alaranjada ocorre por conta da deposição de pigmentos na ingestão de microcrustáceos. 108 CB IO - R ev isã o: V ito r - D ia gr am aç ão : F ab io - 0 7/ 01 /2 01 6 Unidade II Migratórios como tubarões e atuns ou alguns peixes de natação muito intensa têm carne bastante escura devido a alta concentração de mioglobina e necessidade de maior esforço muscular e, consequentemente, maior demanda de O2. Os tetrápodes, animais com quatro membros locomotores, têm músculos que funcionam em conjunto. Sempre há um movimento de extensão e um de flexão. No deslocamento seguinte, o músculo que estava relaxado fica contraído, e o que estava contraído fica relaxado. Por exemplo, o braço de um gorila: ao aproximar a mão da cabeça, o bíceps se contrai e, no mesmo movimento, o tríceps, que está na face oposta do braço, estará relaxado. Ao esticar o braço e levar a mão a se distanciar da cabeça, o bíceps ficará relaxado, e, dessa vez, o tríceps vai se manter contraído. Assim, no primeiro movimento, foi realizada a flexão do membro, e, no segundo caso, sua extensão. Veja o exemplo na imagem a seguir: Bíceps relaxado Tríceps relaxado Bíceps contraído Tríceps contraído A B Figura 91 – Movimentos de extensão (A) e flexão (B) realizados pelos membros locomotores dos tetrápodes As aves dependem
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