Fisiologia de Insetos Sistemas Trabalho

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UFGD - UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS
FCBA – FACULDADE DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E AMBIENTAIS
Programa de Pós – Graduação em Entomologia e Conservação da Biodiversidade
Disciplina de Morfologia e Fisiologia de Insetos
INTRODUÇÃO
O número de insetos em nosso planeta e sua incrível diversidade de estrutura e função é incompreensível. Insetos vivem em qualquer lugar e a qualquer momento para um não-entomologista, a maioria dos insetos são indistinguíveis um do outro e simplesmente olha os insetos de forma peculiar. Cabeça, tórax, abdômen, seis pernas, e muitas vezes asas, isso oferece uma boa percepção, no que tem contribuído para o sucesso incrível destes pequenos animais, no entanto, para alguém treinado a sutilezas dos hexapodas á ciência, sistemas fisiológicos responsáveis por seus estilos de vida variados explicação de cada peculiaridade ecológica dos insetos tem uma base fisiológica e para compreendê-sua distribuição e papéis ecológicos em ambientes variados, é preciso entender os sistemas que lhes permitem funcionar tão bem um bom exemplo é o mosquito, Anopheles gambiae um importante vetor da malária e responsável por milhões de mortes humanas a cada ano. A sua designação como o "Animal mais perigoso do mundo" é bem merecido, mas estranhamente, não compartilhados com várias outras espécies que parecem idênticas, mesmo sob o microscópio.
 Acontece que Anopheles gambiae é um membro, mas em um complexo de espécies que consiste em várias outras espécies de mosquitos que são morfologicamente indistinguíveis, mas fisiologicamente e comportamentalmente incapaz de transmitir os agentes de malária. Aedes aegypti o mosquito da febre amarela, tem todas as características básicas do mosquito Anopheles gambiae, e é um importante vetor da dengue e febre amarela, mas não podem transmitir a malária aos seres humanos em uma resposta relativamente menor fisiológica em diferenças podem ter enormes implicações.
Os insetos têm sido reconhecidos como excelentes modelos para estudo da evolução, genética e fisiologia, e estão sendo usados mais do que nunca em estudos de biologia molecular. Os genomas de cerca de uma dúzia de insetos tem sido sequenciados, com mais da metade destas espécies, sendo de Drosophila. Os outros são modelos importantes para estudos do comportamento complexo, tais como a abelha Apis mellifera, e para a transmissão de parasitas, incluindo Anopheles gambiae e Aedes aegypti. O que resultou é uma compreensão bastante abrangente de um punhado de insetos.
Nos animais em geral, o funcionamento dos sistemas como o circulatório, tem a função de garantir a distribuição do sangue em todo o organismo. Com a circulação, são transportados, às células, os produtos da digestão e o oxigênio introduzido com a respiração. Além de transportar os gases, calor e os nutrientes para os tecidos, ela mantém o equilíbrio hidrossalino para a manutenção da vida das células, distribui hormônios para diversas partes do corpo e transfere os produtos finais da digestão para os órgãos excretores. Nos animais, o principal veículo de circulação interna é o sangue e no caso dos insetos á hemolinfa. As substâncias conhecidas como transportadoras de oxigênio no sangue são proteínas que contêm um metal (comumente ferro ou cobre). Normalmente elas são coloridas e, por isso, são frequentemente chamadas de pigmentos respiratórios.
A fisiologia é o estudo dos processos fisiológicos que possibilita a existência da vida. É um campo amplo da Ciência que está interligada a outras disciplinas; é tanto que para estudar os processos fisiológicos de um animal é necessário saber conceitos e leis da Química e da Física. Para compreender o processo respiratório, por exemplo, é preciso saber o que é a lei de Boyle e a lei do Gás Ideal, assim como a importância do oxigênio, descoberto pelos químicos, para a respiração. Outro exemplo é a importância do conceito da energia cinética para entender como ocorre a contração muscular. 
A fisiologia comparada pode fornece o conhecimento da diversidade dos processos fisiológicos utilizados por diversos grupos de animais com a finalidade de sobreviver e prosperar em ambientes diversos, analisando como os organismos viventes obtêm e mantêm a homeostase do seu meio interno a nível molecular, celular e de tecido, no contexto das modificações do ambiente. A fisiologia em insetos abre as portas para o aprendizado. Experimentos feitos em insetos demonstram que eles possuem mecanismos fisiológicos fundamentalmente similares aos grupos mais evolutivos (vertebrados). Os mecanismos moleculares que produzem um impulso nervoso elétrico nos insetos são essencialmente os mesmos que produzem um impulso nervoso de uma lula, caranguejo ou de um rato. 
AS PARTES QUE CONSTITUEM OS SISTEMAS
Os insetos possuem os principais componentes que garante o seu sucesso evolutivo, desde adaptações a condições extremas ao sucesso reprodutivo devido aos seus mecanismos: de respiração, circulatório, digestivo, excretor, muscular e nervoso.
FUNCIONAMENTO DOS SISTEMAS
- Sistema Respiratório
Respiração é o processo pelo o qual os organismos absorvem o oxigênio e eliminam dióxido de carbono. A função da respiração é a de levar oxigênio às células que, através das reações da respiração celular, permite a produção de energia e através de tal processo, o organismo se libera do dióxido de carbono que deriva da respiração celular.
Os animais aquáticos captam o oxigênio que é dissolvido na água, os gases são solúveis em água e a solubilidade aumenta de acordo com a temperatura, e os animais terrestres captam o oxigênio em abundância no ar. Mas, com o aumento da altitude o desempenho físico em alguns animais sofre redução por causa da falta de oxigênio, pois quanto maior a altitude menor será a pressão parcial de oxigênio. A 6.000m a pressão atmosférica é a metade daquela do nível do mar e a pressão do oxigênio passa, também, a ser a metade. Do ponto de vista fisiológico, os gases mais importantes são oxigênio, dióxido de carbono e o nitrogênio. Para a maioria dos animais aquáticos, o principal estímulo à respiração é a falta de oxigênio.
O efeito do dióxido de carbono nos invertebrados aquáticos nunca é pronunciado e pode até estar ausente. A tensão de dióxido de carbono na água natural é quase sempre baixa devido à alta solubilidade do dióxido de carbono na água, os animais aquáticos não têm como desenvolver uma alta tensão deste gás. Se esses animais dependessem de um aumento da tensão de dióxido de carbono para o estímulo respiratório, não seria possível assegurar um suprimento adequado de oxigênio. Os animais aquáticos não podem depender de algo tão pouco seguro como a concentração dióxido de carbono; quando a regulação desses animais é regulada em resposta à concentração de oxigênio.
Os órgãos respiratórios são três: brânquias, pulmões e traquéias. As brânquias são pouco adequadas à respiração aérea e somente poucos animais utilizam, dentre eles caranguejos terrestres que possuem brânquias rígidas e funcionais para a respiração aérea e peixes que captam oxigênio através da pele e das brânquias. Para os anfíbios, que têm pele úmida e vascularizada, as trocas de gases através da pele são muito importantes. Os pulmões podem ser de difusão, encontrados nos animais pequenos tais como: caracóis e escorpiões; e de ventilação que são típicos dos vertebrados. As traquéias são órgãos respiratórios dos insetos onde ocorrem as trocas gasosas por difusão ou por bombeamento ativo e unidirecional de ar. Muitos insetos aquáticos pequenos realizam as trocas gasosas por difusão através da cutícula que é relativamente fina, mas no interior do animal o transporte dos gases ocorre por meio do sistema traqueal. Os processos respiratórios por brânquias ocorrem em alguns insetos na fase larval, no qual ocorrem as trocas gasosas.
Embora haja muitas semelhanças entre os sistemas fisiológicos dos vertebrados eos dos insetos, uma diferença notável é da mesma forma que oxigénio é trazido para as células. Esta diferença foi suficiente para Aristóteles, em 350 aC, para caracterizar insetos como animais terrestres que não tinham obrigação de inalar. Foi Malpighi em 1669 que primeiramente identificadas a série de tubos ramificados que trazem o oxigênio diretamente para os tecidos (Figura 9.1), uma saída do sistema em vertebrados, onde o ar é regularmente e muitas vezes visivelmente extraídas para dentro do corpo para oxigenar fluidos do corpo que circulam em todas as células e trazem oxigênio para as células dos insetos.
FIGURA 9,1. Vistas do sistema gafanhoto traqueal. (Esquerda) Dorsal sistema no abdômen. (Direito) Traqueia associada com o canal alimentar. De Albrecht (1953). Reproduzido com permissão.
A troca de materiais com o meio ambiente é um requisito fundamental para as células vivas. Oxigênio e nutrientes deve ser retomada e resíduos metabólicos devem ser descartados. Porque todas as células são delimitadas por uma membrana da célula e consistem em grande parte da água, de cada célula deve ser banhada em um meio aquoso, e os materiais a serem transferidos devem ser dissolvido em água. No entanto, as membranas que permitir que a molécula maior de oxigênio para entrar através dele também permiti que a menor molécula de água possa sair. Assim, a capacidade para assumir oxigênio através de uma membrana é também associada com a perda potencial de água. Em pequenos animais unicelulares tais como os protozoários que vivem em um meio aquoso, a troca ocorre facilmente sobre a superfície da célula. Para maiores multicelulares animais terrestres, onde não cada célula é exposta ao meio ambiente, os sistemas têm evoluído que banhar cada celular em fluídos corporais que são capazes de mediar esta troca.
A hemolinfa do sistema circulatório de insetos é responsável para o banho de todas as células e permitindo a troca de nutrientes e metabólitos, mas o transporte de oxigênio para as células ocorre através de um sistema traqueal onde as superfícies externas são invaginadas na cavidade do corpo para proporcionar um gasoduto de oxigênio a partir do lado de fora. O oxigênio é muito mais solúvel e difunde-se cerca de 10 vezes mais rápido em ar do que em água, de modo que o uso de ar no sistema traquéolas como um transporte interno médio em vez de usar água não só poupa água, mas também é mais eficiente eficiência.
Ao fornecer uma fonte direta de oxigênio para suas células, insetos eliminaram a dependência de uma extensa rede de fluidos que circula oxigênio como nos vertebrados. Existe-hemoglobina como pigmentos respiratórios dentro da hemolinfa e traqueias de alguns insetos, mas em geral o sistema circulatório e o sangue nela desempenham um papel muito menor na troca gasosa. Embora o sistema traqueal fornecesse uma área de superfície grande que é permeabilidade a água e oxigênio, perda de água por esta via é mínima, porque o sistema é aberto apenas para o exterior na área pequena que as espiráculos apresentar ao meio ambiente.