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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL FACULDADE DE AGRONOMIA DEPARTAMENTO DE ZOOTECNIA BIOCLIMATOLOGIA MARI LOURDES BERNARDI HAROLD OSPINA PATIÑO 2001 1 CIP - CATALOGAÇÃO INTERNACIONAL NA PUBLICAÇÃO B523b Bernardi, Mari Lourdes Bioclimatologia / Mari Lourdes Bernardi; Harold Ospina Patiño -- Porto Alegre : M.L.Bernardi; H.Ospina Patiño, 2001. p. . 1. Bioclimatologia : Produção animal : Meio-ambiente : Cli- ma : Temperatura : Comportamento animal : Produtividade. I. Ospina Patiño, Harold. II. Título. CDD: 591.92 CDU: 591.543 Catalogação na publicação: Biblioteca Setorial da Faculdade de Agronomia da UFRGS 2 SUMÁRIO PÁGINA INTRODUÇÃO 3 ELEMENTOS DO CLIMA 4 CARACTERIZAÇÃO DO AMBIENTE 6 ADAPTAÇÃO AO AMBIENTE: TERMINOLOGIA E CONCEITOS 9 ATRIBUTOS DE ADAPTAÇÃO DOS ANIMAIS AO MEIO AMBIENTE 12 REGULAÇÃO DA TEMPERATURA CORPORAL 20 PRODUÇÃO E PERDA DE CALOR CORPORAL 26 FLUXO DE CALOR E MECANISMOS DE TROCAS TÉRMICAS 28 ZONA DE CONFORTO TÉRMICO 37 MECANISMOS DE ADAPTAÇÃO A VARIAÇÕES NA TEMPERATURA 43 EFEITOS DO AMBIENTE NA PRODUÇÃO ANIMAL 45 ESTRATÉGIAS PARA MINIMIZAR OS EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE OS ANIMAIS 56 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 65 3 INTRODUÇÃO Bioclimatologia é a ciência que estuda as influências do meio ambiente (fatores biológicos, meteorológicos e suas interações) sobre a função animal ou vegetal. Além do conhecimento dos efeitos do meio ambiente sobre a produção animal, um dos principais objetivos da bioclimatologia é desenvolver formas de modificar o impacto do meio ambiente sobre o bem-estar e produtividade dos animais. O conhecimento do balanço energético do animal e do ecossistema onde o mesmo é criado é essencial para entender as interações dos organismos vivos com o seu ambiente. Converter a energia do alimento em energia para a mantença e a produção, mantendo um razoável equilíbrio térmico é um evento difícil de ser alcançado pelos animais de alta produção, sobretudo em climas tropicais. O aumento do consumo de alimentos visando aumentar a taxa de crescimento, a produção de leite, lã, ovos e a fertilidade se contrapõe ao problema de dissipação do calor metabólico (sobretudo nos climas tropicais úmidos), produzido pelo processamento deste alimento. A produtividade e a sobrevivência dos animais dependem muito de sua habilidade em manter a temperatura corporal dentro de certos limites, tolerar os alimentos disponíveis no local de criação, adaptar-se ao manejo imposto e resistir a doenças. De todas as forças conhecidas que vêm dirigindo a evolução do homem e as mudanças na sua civilização, os efeitos mais persistentes observados advêm dos fatores que constituem o ambiente climático. Sem a habilidade de se adaptar, a sobrevivência dos animais depende do ambiente. As mudanças que foram sendo produzidas no meio ambiente, ao longo dos anos, exerceram profundas modificações no homem, animais e plantas. Quando os animais são repetida e continuamente expostos às mudanças do meio ambiente, eles podem desenvolver mudanças estruturais e funcionais que resultam em um aumento na sua capacidade de viver neste ambiente, sem estresse. Estas mudanças são coletivamente designadas de aclimatização. Certas condições ambientais podem resultar em pouco ou nenhum distúrbio para um ser vivo em particular enquanto outras podem ser tão severas que a sua sobrevivência estará na dependência da sua habilidade em se adaptar às mesmas. Os animais criados atualmente são fruto de milhares de anos de seleção natural. Os que conseguiram se adaptar ao meio em que viviam sobreviveram e os que não conseguiram morreram ou tiveram de migrar para regiões mais favoráveis para a sua sobrevivência. As facilidades modernas de transporte aumentaram o movimento de animais e/ou de material genético, via transporte dos gametas ou embriões, favorecendo a transferência e o estabelecimento dos animais nas mais diversas áreas do planeta. Assim, nos últimos 200 anos, o homem fez progressos consideráveis na seleção e produção animal em qualquer clima e, durante as últimas décadas, aprendeu a modificar o ambiente em proveito próprio e dos animais por ele criados. Os animais, dependendo da espécie e do nível de produtividade, possuem uma zona ambiental considerada ótima para o crescimento, a produção e reprodução. Além da eficiência fisiológica e econômica, a determinação de condições adequadas de criação está despertando cada vez mais o interesse de produtores e de pesquisadores devido à rápida proliferação de leis regulamentando as condições de bem-estar dos animais. O progresso em adquirir conhecimento e melhor compreensão das relações do clima e das respostas fisiológicas do homem e dos animais, foi considerável no século XX. Uma das primeiras aplicações práticas de controle do meio ambiente foi a utilização de luz artificial para aumentar o número de horas de luz por dia para poder estimular a produção de ovos em galinhas, durante o outono e inverno. 4 ELEMENTOS DO CLIMA A palavra clima deriva do termo grego klima que significa inclinação, mostrando a importância que os gregos atribuíam aos efeitos da inclinação do sol sobre os seres vivos. Embora o homem primitivo já soubesse que o sol e o fogo proporcionavam luz e calor, que o calor corporal podia ser conservado com peles de animais e que as árvores e covas serviam de proteção contra o sol, o vento, a chuva e a neve, definir o meio ambiente e sua influência sobre a vida animal não é fácil, pois depende de uma série de fatores, sobretudo da topografia, distribuição da vegetação (especialmente as florestas) e dos grandes leitos de água. O clima é uma combinação de elementos que incluem a temperatura, umidade, precipitação pluviométrica, movimento do ar, radiação e pressão atmosférica. O clima de uma região resulta do comportamento regular da sucessão rítmica e contínua de tempos atmosféricos ou meteorológicos que transitam sobre sua superfície por um longo período de tempo. A organização Meteorológica Mundial recomenda que, para a classificação de um clima regional, sejam utilizados dados de um período de tempo de no mínimo 30 anos. Os componentes meteorológicos atuam direta e quotidianamente sobre uma população e determinam as reações e adaptações necessárias para a sobrevivência e produção sob estas condições. Os climas do nosso planeta são, de um modo geral, classificados como tropical, subtropical, temperado e ártico. Dentro destas grandes divisões podem ser encontradas várias outras classificações e vários tipos de microclima. Mesmo em regiões aparentemente semelhantes, o clima varia com a latitude, altitude, distribuição de terra e água, solos e topografia, além de outros fatores variáveis como correntes oceânicas, ventos, chuvas e vegetação. FATORES METEOROLÓGICOS TEMPERATURA UMIDADE VENTO CHUVA RADIAÇÃO PRESSÃO ATMOSFÉRICA FOTOPERÍODO FATORES NÃO METEOROLÓGICOS ALIMENTOS (quantidade e qualidade) AGENTES CAUSADORES DOENÇAS MANEJO 5 Microclima corresponde ao local específico onde vivem os animais e vegetais. Muitos fatores climáticos combinam-se para criar uma zona climática específica ou um microclima. A região pode ser de maior ou menor amplitude, podendo uma propriedade somente possuir seu próprio microclima. A presença de árvores, lama, orientação do telhado, construção de galpões,introdução de lâmpadas de aquecimento, etc podem conduzir à criação de microclimas. Aproximadamente 1/3 da superfície da terra situa-se na Zona tropical (23º26’ latitude Norte e Sul). As regiões quentes do mundo estão situadas entre as latitudes 30º Norte e 30º Sul, onde vive mais de 60% da população mundial. Com freqüência, a temperatura ambiental, dentro desta faixa, está acima da zona de conforto para os humanos e animais. Assim, a criação de animais nestas regiões representa um problema devido às dificuldades que os mesmos enfrentam para a dissipação de calor. Concentração de animais domésticos dentro das latitudes 30ºN e 30ºS Animais Número Percentual Camelos 10 milhões 86 Bubalinos 96 milhões 80 Caprinos 254 milhões 67 Bovinos 592 milhões 55 Equinos 64 milhões 53 Ovinos 372 milhões 36 Suínos 201 milhões 34 Aves 1,3 bilhões 27 Adaptado de Müller (1989) Em termos de caracterização climática, é importante conhecer as condições climáticas médias, as variações estacionais e a duração das condições extremas. Desta forma pode-se determinar as possibilidades de produção animal em uma determinada área, quais serão as técnicas mais adequadas para a produção de alimentos, qual será o melhor esquema de manejo dos animais, se há necessidade de instalações e qual o tipo de instalação mais adequado. A temperatura do ambiente que circunda o animal (ar, solo, vegetação, superfícies) influencia a temperatura corporal do animal. Interage com outros fatores (velocidade do vento, altitude, etc) para determinar as trocas com o meio ambiente e conseqüente dissipação de calor. Deve-se considerar a variação diurna e a estacional. Também deve-se considerar que, a cada variação de 100m na altitude, há uma variação de 0,65ºC. A umidade relativa do ar refere-se ao contéudo de vapor d´água. Interfere na taxa de liberação de calor pelo corpo animal através da pele ou do trato respiratório. A energia da radiação absorvida pelo corpo animal é convertida em calor, aumentando a temperatura do mesmo. Todo corpo exposto diretamente aos raios solares pode aumentar sua temperatura em até 10ºC a mais do que a temperatura do ar. O vento causará um efeito refrescante no verão e de resfriamento durante o inverno, já que substitui a camada de ar que rodeia o corpo do animal por outra de menor temperatura (1ºC a cada 5km/h de velocidade do vento). A chuva interfere diretamente na dissipação de calor através do resfriamento evaporativo. Deve-se considerar a quantidade anual, a distribuição estacional e a forma de precipitação. A temperatura e umidade do ar, a radiação solar, a movimentação do ar e a precipitação pluviométrica possuem também um efeito indireto sobre o animal, pela influência que apresentam sobre a produção e armazenamento de alimentos, predisposição a doenças e proliferação de agentes causadores de doenças. 6 O fotoperíodo refere-se ao tempo transcorrido entre o nascer e o pôr do sol, variando com a latitude e a estação do ano. Interfere na atividade metabólica e atividade reprodutiva de determinadas espécies (sobretudo eqüinos, aves, ovinos e caprinos). CARACTERIZAÇÃO DO AMBIENTE Os animais são um produto do ambiente e das características genéticas herdadas. Um determinado padrão genético é, no entanto, um produto do ambiente visto que as taxas de mutação e seleção para a sobrevivência são condicionadas pelo ambiente. Diferentes regiões climáticas determinaram a adaptação dos animais às condições existentes. Assim, animais que evoluíram em regiões frias se adaptaram às mesmas desenvolvendo pêlos ou lã em abundância, além de camada de gordura subcutânea, enquanto que os de regiões quentes se adaptaram pela escassez ou diminuição desses componentes. O componente genético do animal determina sua capacidade de produção enquanto o ambiente determina se o animal produzirá até o limite da capacidade que herdou. Estima-se que aproximadamente 80% da variabilidade na produção resulta do não controle do ambiente. O ambiente ao qual o animal está exposto inclui a combinação de todos os fatores climáticos, efeitos nutricionais, efeitos de doenças e todas as interações entre estes fatores. Um dos índices bastante usado para caracterizar o ambiente é o Índice de Temperatura e Umidade (ITU), o qual pode ser calculado conforme a seguinte fórmula: ITU = 1,8 Ta + 32 – (0,55 – 0,55 Ur) (1,8 Ta –26) Onde, Ta = temperatura ambiente e Ur = umidade relativa do ar, neste caso expressa sobre 1 Outros índices também podem ser usados, como é o caso de índices baseados nas medidas obtidas no globo negro ou medidas de temperatura do bulbo úmido. Índice do globo negro = Ta + 0,36 TPo + 41,2 Indice do bulbo úmido= 0,72 (Tbs + Tbu) + 40,6 Indice do bulbo úmido = (0,65 x Tbs) + (0,35 x Tbu) para suínos Onde, Ta = temperatura ambiente Tpo = temperatura do ponto de orvalho Tbs = temperatura do bulbo seco; Tbu = temperatura do bulbo úmido A temperatura medida por um termômetro comum é denominada de temperatura do bulbo seco ou simplesmente temperatura do ar. Se o bulbo do termômetro é coberto por um tecido, firmemente ajustado, molhado com água destilada e faz-se circular por ele ar a uma velocidade de 4-10 m/seg, a leitura do termômetro cai a um nível denominado de temperatura do bulbo úmido, permanecendo neste ponto até que toda a água tenha evaporado. A evaporação é inversamente relacionada com a pressão de vapor no ar e dá uma idéia do potencial de resfriamento. Se o ar estiver saturado (100 %) não há evaporação e nem queda de temperatura no bulbo úmido. A temperatura do globo negro é medida através da colocação de um termômetro dentro de uma esfera oca metálica (normalmente de cobre) ou de vidro de aproximadamente 15 cm de diâmetro, pintada externamente de preto fosco. As medidas de temperatura ambiental devem ser efetuadas sempre o mais próximo possível do animal. Em condições de ITU superior a 70 os animais começam a acionar os mecanismos fisiológicos para manter o equilíbrio interno, principalmente de temperatura e de balanço hídrico. Com ITU maior de 72, vacas leiteiras de alta produção são submetidas a estresse térmico e diminuem sua produção, dependendo sobretudo do tempo de exposição acima deste índice. 7 Devido à complexa interação do animal com o meio ambiente, a qual não depende somente da temperatura e umidade, os índices de caracterização do ambiente, que se baseiam apenas nestes dois componentes, não são totalmente adequados para explicar toda a variação da produtividade apresentada pelos animais em diferentes ambientes. Recentemente, o tamanho e a atividade da glândula tireóide também têm sido sugeridos como medidas da tolerância ao calor. Quando possível, a medida da resposta do animal (alteração da temperatura corporal, da freqüência respiratória, da produtividade, etc), ainda é a melhor maneira de sabermos se um determinado ambiente está afetando ou não o bem-estar e o desempenho deste animal. Temperatura ambiental efetiva A temperatura do ar ainda é o parâmetro ambiental mais facilmente mensurável e um bom indicador quantitativo do ambiente térmico. No entanto, índices de temperatura ambiental efetiva seriam melhores por conterem uma informação mais completa dos elementos ambientais. Para animais mantidos em instalações fechadas, a temperatura ambiental efetiva é influenciada pela velocidade do ar, pela temperatura da parede das instalações e pelo tipo de piso (concreto, ripado ou não, com palha ou não, etc). Para espécies como os ruminantes, freqüentemente expostos às condições climáticas naturais, a sensação térmica vai ser influenciada, além da temperatura ambiental, pela chuva, radiação, vento e umidade. Para bovinos e ovinos foram desenvolvidos índices que incorporam o efeito da velocidade do vento na determinação da temperatura ambiental efetiva. Temperaturaambiental efetiva em ovinos em função da temperatura e velocidade do vento TºC ambiental efetiva em diferentes velocidades do ar (m/seg) TºC ambiental 0 225 450 675 20 20 18 14 10 10 10 8 4 0 0 0 -2 -6 -10 -10 -10 -12 -15 -20 Profundidade do velo era <1 cm Curtis (1983) Temperatura ambiente Velocidade do vento Sensação térmica dos bovinos calmo 4ºC 4ºC 24 km/hora -4ºC 48 km/hora -16ºC Gayo (1997) 8 Indice de temperatura e umidade (ITU) para bovinos Umidade Relativa, % ºC 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 22,2 72 72 22,7 72 72 73 73 23,3 Sem estresse 72 72 73 73 74 74 23,8 72 72 73 73 74 74 75 75 24,4 72 72 73 73 74 74 75 75 76 76 25,0 72 72 73 73 74 74 75 75 76 76 77 25,5 72 73 73 74 74 75 75 76 76 77 77 78 26,1 72 73 73 74 74 75 76 76 77 77 78 78 79 26,8 72 72 73 73 74 75 75 76 76 77 78 78 79 79 80 27,2 72 72 73 73 74 75 75 76 77 77 78 78 79 80 80 81 27,7 72 73 73 74 75 75 76 77 77 78 79 79 80 81 81 82 28,3 72 73 73 74 75 75 76 77 78 78 79 80 80 81 82 82 83 28,8 72 73 73 74 75 75 76 77 78 78 79 80 80 81 82 83 83 84 29,4 72 72 73 74 75 75 76 77 78 78 79 80 81 81 82 83 84 84 85 30,0 72 73 74 74 75 76 77 78 78 79 80 81 81 82 83 84 84 85 86 30,5 73 73 74 75 76 77 77 78 79 80 81 81 82 83 84 85 85 86 87 31,1 73 74 75 76 76 77 78 79 80 81 81 82 83 84 85 86 86 87 88 31,6 74 75 75 76 77 78 79 80 80 81 82 83 84 85 86 86 87 88 89 32,2 74 75 76 77 78 79 79 80 81 82 83 84 85 86 86 87 88 89 90 32,7 75 76 76 77 79 79 80 81 82 83 84 85 86 86 87 88 89 90 91 33,3 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 85 86 87 88 89 90 91 92 33,8 76 77 78 79 80 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 34,4 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 35,0 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 35,5 77 78 79 80 81 82 83 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 36,1 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 91 92 93 94 95 96 97 36,6 78 79 80 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 93 94 95 96 97 98 37,2 79 80 81 82 83 84 85 87 88 89 90 91 92 93 94 96 97 98 99 37,7 79 80 82 83 84 85 86 87 88 90 91 92 93 94 95 97 98 99 38,3 80 81 82 83 84 86 87 88 89 90 92 93 94 95 96 97 99 38,8 80 81 83 84 85 86 87 89 90 91 92 94 95 96 97 98 39,4 81 82 83 84 86 87 88 89 91 92 93 94 96 97 98 40,0 81 82 84 85 86 88 89 90 91 93 94 95 96 98 40,5 82 83 84 86 87 88 89 91 92 93 95 96 97 41,1 82 84 85 86 88 89 90 91 93 94 95 97 98 41,6 83 84 85 87 88 89 91 92 94 95 96 98 42,2 83 85 86 87 89 90 92 93 94 96 97 42,7 84 85 87 88 89 91 92 94 95 96 98 Morte das vacas 43,3 84 86 87 89 90 91 93 94 96 97 43,8 85 86 88 89 91 92 94 95 96 98 44,4 85 87 88 89 91 93 94 96 97 45,0 86 87 89 90 92 93 95 96 98 45,5 86 88 89 91 92 94 96 97 46,1 87 88 90 91 93 95 96 98 46,6 87 89 90 92 94 95 97 47,2 88 89 91 93 94 96 98 47,4 88 90 92 93 95 97 48,3 89 90 92 94 96 97 48,8 89 91 93 94 96 98 Estresse brando (72-79); Estresse moderado (80-89); Estresse severo (90-98) Pires (1998) 9 ADAPTAÇÃO AO AMBIENTE: TERMINOLOGIA E CONCEITOS Homeostase: situação de equilíbrio interno, principalmente de temperatura e de balanço hídrico; capacidade de manter condições de funcionalidade relativamente constantes (pressão sangüínea, temperatura, etc) frente às influências das condições ambientais Adaptação: refere-se a qualquer característica funcional, estrutural ou comportamental que visa reduzir os distúrbios fisiológicos causados por um componente estressante do ambiente. A adaptação visa favorecer a sobrevivência ou a reprodução do animal em um determinado ambiente. O funcionamento de processos vitais é usualmente utilizado como critério para avaliar a adaptação, sendo que a adaptação tanto pode aumentar como diminuir a velocidade de um processo vital. Esta adaptação pode ocorrer durante a vida de um determinado animal (adaptação não-genética) ou resultar de um processo de seleção/evolução genética (adaptação genética). Adaptação genética: refere-se a uma condição que favorece a adaptação do animal em um determinado ambiente e que é fixada geneticamente e transmitida de uma geração para outra. Os fatores ambientais desencadeiam mutações que tenham uma utilidade adaptativa e terminam por fazer parte do genótipo de uma determinada população animal. Em muitos casos, a seleção efetuada pelo homem para características produtivas pode se contrapor ao processo de seleção natural de adaptação a um determinado ambiente. Adaptação induzida (aclimatação, aclimatização, habituação) Aclimatação se refere a alterações compensatórias que o animal apresenta frente a um único fator, durante dias ou semanas, geralmente presente em uma situação artificial ou em um experimento. Ex. uma galinha poedeira pode se aclimatar à alteração do comprimento do dia. Aclimatização refere-se às reações que o animal apresenta, durante dias ou semanas, em ambientes nos quais vários fatores variam ao mesmo tempo, em ambientes naturais. Ex. uma ovelha se aclimatiza às variações estacionais do fotoperíodo, as quais ocorrem em conjunto com variações em outros fatores ambientais. Habituação se refere à redução na resposta ou na percepção frente a estímulos repetidos. As sensações e respostas do animal tendem a diminuir quando estes estímulos ocorrem repetidamente. Ex. um suíno criado nas proximidades de um aeroporto pode ficar habituado com o ruído dos aviões. Avaliação da adaptação dos animais A adaptação pode ser fisiológica ou produtiva. Adaptação fisiológica: tolerância de um animal a um ambiente, mediante modificações no seu equilíbrio térmico (associada à sobrevivência); medida por parâmetros fisiológicos como a freqüência respiratória (FR), freqüência cardíaca (FC), etc. Adaptação produtiva: modificações que ocorrem na produtividade do animal frente a altas temperaturas, por exemplo; medida por características como taxa de crescimento, produção de leite, etc. Para avaliar a adaptabilidade de uma raça ou categoria animal frente a um determinado ambiente foram desenvolvidos testes a campo e em câmaras climáticas. Acredita-se que haja uma correlação positiva entre as modificações mínimas no equilíbrio térmico e a produtividade dos animais, em climas quentes. A medida utilizada mais comumente nestes testes é a temperatura corporal e sua estabilidade. No entanto, em um processo de seleção por adaptabilidade, outras características devem ser consideradas, tais como a idade e raça dos animais, o nível nutricional, o comportamento, a resistência a endo e ectoparasitas, o desempenho produtivo e reprodutivo. 10 Introdução de animais domésticos em novas áreas Em geral, a manutenção de níveis aceitáveis de produção de leite e ovos, o crescimento e a fertilidade estão na dependência da habilidade dos animais em manter o equilíbrio térmico ao ingerir uma quantidade adequada de alimento para o desempenho de todas as funções. Um crescimento e produção elevados normalmente não são demonstrados pelas espécies bastante adaptadas a condições extremas (calor ou frio excessivo). Para determinar se há possibilidade de introduzir uma nova espécie ou raça em um determinado local, é importante considerar: Características climáticas das regiões (climógrafo, hiterógrafo) Zonas homoclimáticas: regiões com climas semelhantes Zonas heteroclimáticas: regiões com climas diferentes Disponibilidade de alimentos Tolerância a doenças predominantes na nova região Reações fisiológicas do animal frente ao clima local e outros fatores do ambiente (estudos de tolerância às temperaturas do novo ambiente, por exemplo) Avaliação da fertilidade,do ganho de peso e manutenção de peso em épocas críticas Características da pelagem e outros atributos que possam afetar a adaptação Climógrafos (Ball, 1910): mostram a relação entre a temperatura ambiente e a umidade relativa do ar. Mais utilizados para bovinos. Hiterógrafos (Huntingdon, 1915): mostram a relação entre a temperatura ambiente e a precipitação pluviométrica. Mais utilizados para ovinos. A introdução de raças britânicas bovinas e ovinas no norte dos Estados Unidos e a introdução de zebuínos em regiões tropicais ou subtropicais (Brasil, sul dos Estados Unidos) representam introduções de animais para zonas homoclimáticas. A introdução de espécies de zonas frias para zonas quentes é dificultada sobretudo pela necessidade de adaptação dos animais ao processo de dissipação de calor. Além dos animais apresentarem dificuldades para tolerar o ambiente heteroclimático, em geral, os alimentos são de menor qualidade. A introdução de animais de zonas quentes para zonas frias é menos freqüente, embora os animais tenham menos problemas para adaptar-se ao frio. Leis da adaptação climática Ao se desenvolverem em diferentes ambientes, os animais apresentam características adaptativas de modo a estar em harmonia com o meio em que vivem. Algumas características físicas, relativas a esta adaptação, são facilmente identificadas, enquanto as particularidades neuroendócrinas não são totalmente conhecidas. As normas que tentaram explicar as adaptações ao clima receberam o nome de seus investigadores: Lei de Gloger (1833): relaciona a coloração da pele e da pelagem com o clima. Apesar dos pigmentos escuros serem os que mais absorvem energia solar, a pele pigmentada é mais resistente aos raios solares (a melanina protege os nervos e a pele do efeito prejudicial das radiações ultra-violeta). As radiações solares podem causar graves queimaduras ou mesmo câncer de pele, em peles claras, com falta de pigmento. Por outro lado, a pelagem dos animais criados nos trópicos tende a ser clara, refletindo a radiação solar e protegendo-os do superaquecimento. Há também um aumento da secreção de sebo com o aumento da temperatura, o que confere aos pêlos um aspecto brilhante, refletindo a luz solar e protegendo-os contra a radiação. Considerando que uma superfície branca absorve somente 20% da radiação visível (somente cerca de metade da 11 energia do espectro solar está na porção visível), pelagens claras, com textura lisa e brilhante são melhores para minimizar os efeitos adversos da radiação solar. Lei de Bergmann (1847): relaciona o tamanho corporal ao clima. Animais pequenos e leves possuem uma maior superfície corporal por unidade de peso e portanto perdem mais calor do que animais maiores e mais pesados, os quais possuem uma superfície relativa menor. De um modo geral, raças de maior tamanho são usualmente encontradas em regiões mais frias e as de menor tamanho em climas mais quentes. Esta afirmativa é ilustrada pelo exemplo da vaca Holandês (de maior porte) ser naturalmente melhor adaptada às regiões frias enquanto a raça Jersey (de menor porte) o é para as regiões de clima mais ameno. Um exemplo aparentemente contraditório desta lei seria a raça Brahman (grande porte) a qual habita áreas quentes e a raça Shorthorn (pequeno porte), a qual habita regiões mais frias. Mas se observamos adequadamente veremos que a superfície relativa da raça Brahman é grande e a da raça Shorthorn é pequena. Além disto, a raça Brahman aumenta sua área de dissipação de calor por apresentar orelhas, barbelas, pele do abdômen e vulva maiores e mais enrugadas. Lei de Wilson (1854): relaciona a camada de isolamento corporal ao clima. Raças de clima frio apresentam uma pelagem espessa (300 g no Shorthorn) enquanto os de clima quente possuem pelagem menos espessa (10 g no Zebu), com pêlos curtos, finos e brilhantes. Há provavelmente pouca diferença na espessura da pele entre raças européias e índicas; no entanto, a diferença é significativa no que se refere à espessura da camada de gordura subcutânea, a qual é mais espessa nas raças européias. Lei de Claude Bernard (1876): relaciona as mudanças corporais internas às mudanças climáticas. As observações deste fisiologista confirmaram que, para regular a temperatura corporal, o fluxo sangüíneo para as orelhas de coelhos era elevado, tanto no inverno (para aquecer as orelhas) como no verão (para dissipar mais calor). Através deste mecanismo, animais do ártico conseguem se locomover na neve sem nenhuma proteção nas patas (urso polar, cachorro dos esquimós), contrariamente ao homem, por exemplo, que não possui um mecanismo muito eficiente para a termoregulação das extremidades. Lei de Allen (1877): estabelece que animais de regiões frias tendem a possuir extremidades mais curtas do que os que vivem em regiões mais quentes; isto aplica-se somente às extremidades vivas e não à cobertura do corpo (pelagem, penas, etc). Está relacionada à lei de Bergmann e também pode ser entendida como “quanto mais o corpo se aproxima de uma esfera perfeita, menor será sua área de superfície por unidade de volume”. 12 ATRIBUTOS DE ADAPTAÇÃO DOS ANIMAIS AO MEIO AMBIENTE Superfície corporal, tamanho e conformação Animais de maior tamanho possuem uma superfície corporal pequena em relação ao peso corporal, o que os torna mais adequados para viver em ambiente frios. As raças bovinas de origem européia ou de regiões mais frias da Ásia possuem, em geral, um corpo maciço, de conformação mais compacta. As raças zebuínas que se adaptaram aos trópicos possuem conformação mais angulosa e maior superfície corporal relativa para poder dissipar melhor o calor. As raças de ovelhas oriundas de regiões frias ou temperadas não são necessariamente grandes, porém possuem um aspecto compacto, com pescoço, orelhas e rabos curtos. Durante o crescimento dos animais, a área cresce em menor proporção do que o peso. Por exemplo, um aumento de 100% no peso corporal de suínos é acompanhado de um aumento de 55- 60% na superfície corporal. Como resultado, a relação área:peso é inversamente relacionada ao peso corporal. A área superficial total pode ser calculada através da Equação de Meeh. Equações de Meeh para o cálculo da área superficial Animal Equação de Meeh Vaca de corte A = 0,12 x P0,60 Vaca Leiteira A = 0,15 x P0,56 Ovelha A = 0,09 x P0,67 Porco A = 0,07 x P0,66 Galinha A = 8,2 x P0,71 A = área superficial de pele (m2 para mamíferos e cm2 para galinhas) P = peso corporal (kg para mamíferos e g para galinhas) Curtis (1983) Área superficial de suínos, calculada pela Equação de Meeh Peso (kg) Área da superfície (m2) Área:peso 20 0,53 0,027 40 0,83 0,021 80 1,32 0,017 Curtis (1983) Área superfícial de várias espécies, estimada pela equação de Meeh Animal Área Área:peso Vaca de corte 500 kg = 4,99 m2 0,01 Vaca Leiteira 500 kg = 4,87 m2 0,01 Ovelha 50 kg = 1,24 m2 0,025 Porco 100 kg = 1,46 m2 0,015 Galinha 1800 g = 1679 cm2 0,93 A noção de que a adaptação ao calor, das raças bovinas zebuínas, depende essencialmente de sua maior relação área:peso não mais é sustentada, pois a remoção cirúrgica das porções de pele a mais destas raças não alterou a sua adaptabilidade fisiológica aos ambientes quentes. Isto evidencia que há outros atributos que também são importantes para a adaptação dos zebuínos ao calor. 13 Área superficial efetiva Um dos fatores que determina a área da superfície para a troca de calor é a geometria da superfície do animal. A superfície do animal possui uma conformação irregular, sendo que a forma pode ser alterada com a mudança de postura do animal. Quando um animal fica de pé, a sua perda de calor por condução é praticamente nula, mas quando deita até 1/5 de sua superfície pode entrar em contato com o solo ou piso. Mesmo deitado, a postura podeser modificada a fim de aumentar ou diminuir a superfície de troca de calor por radiação e convecção. Quando em ambientes frios, os animais se agrupam e conseguem reduzir a área efetiva de troca de calor em 1/3 ou mais. Ao mudar sua postura e orientação, o animal pode modificar sua necessidade de termoregulação pois pode aumentar sua área de contato com o piso frio ou sua área de exposição a uma fonte de calor, por exemplo, conforme as condições do ambiente o exigirem. Efeito da postura sobre a área de contato em suínos de 70 kg Postura quando deitado Área de contato com o piso (m2) De lado 0,22 Duas patas sob a barriga 0,17 Três patas sob a barriga 0,14 Quatro patas sob a barriga 0,09 Curtis (1983) Características da pelagem ou cobertura cutânea As características da pelagem dos animais diferem entre espécies, raças e de acordo com a idade, estação do ano e região de criação. A densidade da pelagem se refere ao número de pêlos por unidade de área da superfície da pele. Quando há mais de 1.000 pêlos/cm2, a pelagem é considerada densa; abaixo disto, a pelagem é considerada esparsa. A profundidade da pelagem refere-se à distância entre a pele e o bordo externo da pelagem, da maneira como a mesma se dispõe sobre o corpo do animal. Esta característica é o principal fator determinante do isolamento da pelagem pelo fato de determinar a espessura da camada de ar que fica aprisionada ao redor do animal. Uma forma rápida e eficaz de alterar o isolamento da pelagem é através da alteração de sua profundidade. Os mamíferos o fazem por piloereção e as aves eriçando suas penas. Estas mudanças são mediadas por músculos da derme: músculos piloeretores (mamíferos) ou plumoeretores (aves). Os pêlos podem ser: compridos e grossos; curtos, lisos e suaves ou suaves e lanudos. Conforme o comprimento do pêlo e da sua suavidade, teremos pelagem mais ou menos adequada para os trópicos. Pêlos compridos e grossos retêm mais ar próximo ao corpo do animal dificultando a perda de calor, sendo melhores para climas frios. Pêlos curtos, lisos e suaves, por outro lado, facilitam a perda de calor, sendo melhores para climas quentes. Foi demonstrado que o crescimento dos pêlos está mais associado com a luminosidade do que com a temperatura, sendo que, nas zonas temperadas, a pelagem comprida e grossa de inverno é substituída por uma curta e lisa, de acordo com a variação estacional da duração do dia. Nas regiões em que o número de horas luz/dia não varia muito, a mudança de comprimento dos pêlos, conforme a estação do ano, normalmente não acontece, apesar da contínua renovação dos mesmos. Em climas quentes, a pelagem muito lanuda provavelmente impede o movimento da umidade da pele para o ambiente, impedindo assim a perda de calor por evaporação. Raças bovinas zebuínas ou raças européias mais adaptadas ao calor (Jersey p.ex.) apresentam alto percentual de pêlos medulados, o que favorece seu melhor desempenho em zonas tropicais. Em comparação a outros mamíferos, os suínos são relativamente “pelados”. Suínos adultos possuem cerca de 10-25 pêlos/cm2 de pele. Leitões recém-nascidos possuem pelagem mais 14 abundante que suínos adultos e leitões selvagens possuem mais pêlos que leitões domésticos. No entanto, mesmo a densidade da pelagem de leitões selvagens é a metade da observada em terneiros Hereford. Embora a penetração da radiação solar seja maior nas pelagens mais claras e menos densas, a absorção da energia solar é muito menor, resultando em menor carga calórica nas pelagens claras do que nas escuras. Características da pelagem sobre as costelas de bovinos Hereford, durante o inverno Categoria Densidade (pêlos/cm2) Peso (mg/cm2) Comprimento (mm) Diâmetro (m) Terneiro 900 40 35 35 Vaca adulta 700 40 30 45 Curtis (1983) Características de reflexão e absorção em função da cor da pelagem de bovinos Raça Cor da pelagem A cada 1000 unidades de energia solar Refletem Absorvem Aberdeen Angus Preta 9,5 90,5 Santa Gertrudes Vermelha 28 72 Jersey Amarela 40 60 Simental Creme 50 50 Zebu Branca 54 46 Adaptado de Falco (1991) Respostas de bovinos em função da cor e tipo de pelagem Raça Tipo pelagem Comprimento pêlos (mm) Reflexão calor (kcal/m2/h) TºC pele Aumento TºC retal Aumento FR/min Brahma branca e lisa 8 240 42 0,2 10 A. Angus preta e lisa 10 60 51 1,1 80 Shorthorn vermelha, crespa 22 130 51 1,5 114 Shorthorn rosilha, áspera e grosseira 40 120 53 1,6 162 Adaptado de Müller (1989) As raças de ovelhas do deserto ou dos trópicos estão mais cobertas de pêlos do que de lã, sendo que muitas delas não possuem revestimento na região do abdômen. Além disto, ovinos e caprinos destas regiões apresentam patas, pescoço, orelhas e cauda compridos de modo a aumentar a perda de calor. As raças ovinas que habitam as regiões temperadas possuem velos densos de lã fina, e as cabras destas regiões possuem o corpo recoberto de uma camada espessa de pêlos longos. A cabra é um animal tolerante ao calor e sensível ao frio; mesmo cabras que possuem uma densa cobertura, como é o caso da cabra Angorá, são muito sensíveis ao frio, quando esquiladas. Características da pelagem em ovinos Raça Densidade (fibras/cm2) Fol.secundários/fol. Primários Diâmetro fibras (m) Merino 5.000 20 20 Corriedale 2.500 10 30 Lincoln 1.400 5 45 Curtis (1983) 15 Características da pelagem em leitões recém-nascidos Tipo Densidade (pêlos/cm2) Peso (mg/cm2) Doméstico 250 0,7 Selvagem 425 1,8 Curtis (1983) Em um ambiente com movimento de ar praticamente nulo, há uma fina camada de ar remanescente que envolve a superfície do animal. Se o movimento de ar aumenta, há uma redução na capacidade de isolamento desta camada. Efeito da velocidade do ar no isolamento da pelagem na região do flanco Isolamento da pelagem (ºC/m2/h/kcal) Espécie Densidade (pêlos/cm2) Camada de ar remanescente Vento 350cm/seg Vento 800cm/seg Cavalos 1290 0,15 0,15 0,15 Suínos 37 0,39 0,19 0,11 Curtis (1983) Isolamento térmico da superfície de ovinos em função da velocidade do ar e profundidade do velo Velocidade do ar Isolamento (ºC/m2/dia/kcal) conforme profundidade do velo (cm) (cm/seg) 0,6 1 2 3 4 5 25 7 9 14 18 23 27 190 5 6 9 12 16 19 430 4 4 6 9 11 13 Curtis (1983) O isolamento térmico conferido pela lã das ovelhas é 2-3 vezes maior do que o apresentado pela pelagem mais densa dos bovinos. Por outro lado, a evaporação cutânea é dificultada na ovelha. A pelagem de bovinos europeus (Bos taurus) normalmente confere maior resistência à passagem de calor do que a pelagem de zebuínos (Bos indicus), tanto de dentro para fora (perda de calor) como de fora para dentro (ganho de calor) do corpo. Além disto, os taurinos apresentam maior resistência dos tecidos para passagem do calor do centro do corpo para a superfície. Como resultado, os taurinos necessitam evaporar mais água via suor (cerca de 20% a mais) para manter um controle de temperatura similar ao dos zebuínos. As aves do ártico, sobretudo as aquáticas, possuem plumagem especial, densa e impermeável à água. Os animais maiores da região do ártico possuem grossas camadas de gordura subcutânea que servem de isolamento térmico, embora possam também ser utilizadas como fonte de energia em épocas de escassez de alimentos. Os animais aquáticos polares, sobretudo a baleia, estão protegidos das águas frias por uma abundante quantidade de gordura subcutânea. Espessura e pigmentação da pele A pele despigmentada está mais predisposta a sofrer queimaduras, sendo a pigmentação da pele preferida em zonas tropicais e desérticas, pois a mesma atenua a ação nociva das radiações ultravioletas. Embora animais com pele pigmentada possam aumentar a temperatura da pele devido à absorção das radiações infravermelhas, este aumento dependerá muitodo tipo de pelagem, pois a mesma absorve mais radiação do que a pele. Estudos efetuados na Austrália mostraram que a espessura da pele não possui muita influência na adaptação das raças bovinas aos diferentes climas, contrariamente à crença de que a 16 mesma era muito importante na capacidade de adaptação. Mesmo assim, a pele mais fina seria mais adequada para a região dos trópicos para favorecer a perda de calor. Raça Espessura da pele (mm) Devon 8,15 Hereford 6,70 Chianina 6,40 Holandês 6,08 Zebuínos (geral) 5,77 Angus 5,75 Shorthorn 5,69 Jersey 5,46 Gir 5,3 Guzerá 5,0 Adaptado de Falco (1991) Em zebuínos, pelo fato da camada da epiderme e a porção papilar da derme (onde se encontram os folículos pilosos e as glândulas) serem mais finas do que nas raças européias, o conjunto do folículo, glândulas sudoríparas e sebáceas, e músculo eretor estão mais próximos da superfície da pele. Glândulas sudoríparas Dentre os animais domésticos, o cavalo é o que possui maior capacidade de sudorese. As glândulas sudoríparas são estruturalmente similares em bovinos, ovinos e suínos, mas não se enquadram em nenhum dos tipos clássicos descritos. Ao invés disto, nestas espécies, as glândulas sudoríparas fazem parte da estrutura do folículo piloso (um folículo piloso, primário no caso de ovinos, um músculo piloeretor, uma glândula sebácea e uma glândula sudorípara). As glândulas sudoríparas possuem 2 camadas de células: células epiteliais secretoras, próximas ao lúmen da glândula e células mioepiteliais na parte externa. Glândulas sudoríparas Dependendo da natureza do material que é expelido do lúmen para a superfície da pele, há dois tipos de glândulas sudoríparas: holócrinas e merócrinas. Nas holócrinas, o material eliminado é uma combinação da secreção da glândula mais as células secretoras necrosadas. Dentro das glândulas merócrinas as mesmas podem ser subdivididas em exócrinas e apócrinas. Nas exócrinas (presentes no homem) o produto eliminado consiste somente da secreção das glândulas. Nas apócrinas, além do produto de secreção das glândulas, os fragmentos de parte das células secretoras que se rompem também são eliminados para a superfície da pele. As glândulas sudoríparas dos ungulados são incorretamente chamadas de apócrinas. Pelo fato de também não serem dos outros dois tipos, sugere-se que as mesmas sejam simplesmente chamadas de glândulas sudoríparas. Sendo parte do folículo piloso, a população de glândulas reflete aproximadamente a população de folículos, com exceção das espécies em que os pêlos se apresentam em forma de tufos, com vários folículos pilosos num só local, como é o caso dos búfalos. Considerando que a densidade dos folículos diminui à medida que o animal cresce, o mesmo ocorre com as glândulas. A densidade das glândulas também é afetada pela espécie e raça. 17 Densidade média aproximada das glândulas sudoríparas das diversas espécies (nº/cm2) ZEBUÍNOS: 1600 TAURINOS: 800 OVINOS: 250 CAPRINOS: 100-300 BUBALINOS: 150 SUÍNOS: 25 (não funcionais) As aves não apresentam glândulas sudoríparas e nos suínos, apesar de estarem presentes, as mesmas não são funcionais, o que faz com que estas espécies dependam mais da evaporação respiratória do que da cutânea, quando submetidas a temperaturas elevadas. As glândulas sudoríparas dos bovinos variam em tamanho e não são uniformemente distribuídas na pele, o que faz com que a taxa de sudorese varie de uma região a outra da pele. Nos zebuínos, as regiões do corpo onde ocorre a sudorese mais intensa se situam nos membros anteriores, perto do peito e nas axilas, onde as glândulas são também mais volumosas. As glândulas sudoríparas são maiores e mais próximas da superfície da pele em raças zebuínas do que raças européias (nos cruzamentos destas raças são intermediárias). No processo de tolerância ao calor, além do número de glândulas sudoríparas, o volume das mesmas é muito importante na determinação da taxa de sudorese, implicando em maior capacidade de adaptação aos climas quentes. Ao ser comparada uma raça européia (Jersey) com uma raça zebuína (Sahiwal), ficou comprovado que o número de glândulas não diferia entre estas duas raças mas que o volume das mesmas era maior para a raça zebuína. Características das glândulas sudoríparas de bovinos europeus e zebuínos Raça Volume das glândulas (3 x 106) Nº de glândulas Jersey 7,3 1128 Sahiwal (Zebuíno) 30,5 1197 Adaptado de Falco (1991) Ao aplicar um dos testes de tolerância ao calor (teste de Rainsby) em bovinos da raça Jersey e bovinos mestiços Guzerá x Jersey, foi observado que o volume das glândulas sudoríparas e a taxa de sudorese foi maior nos mestiços. Em zebuínos, a taxa de sudorese aumenta exponencialmente em resposta ao aumento de temperatura corporal, enquanto em taurinos a sudorese tende a alcançar um platô após o aumento inicial. Além disto, a umidade elevada afeta muito menos a taxa de sudorese em zebuínos do que em taurinos. Sudorese de bovinos em resposta ao teste de Rainsby Nº Volume da glândula (3 x 106) Raças animais Antes exercício Após exercício 1 h após 2 h após Guzerá x Jersey 4 9,8 4,1 5,2 5,4 Jersey 4 4,4 2,4 2,5 2,5 Os mestiços suaram 400 g/m2/h e os Jersey 270 g/m2/h Teste: exercício intenso até TºC atingir 40ºC ou mais, avaliação do retorno da TºC ao normal Adaptado de Müller (1989) 18 As glândulas sudoríparas das cabras são semelhantes às das vacas e ovelhas, embora a densidade nos caprinos seja menor do que a dos bovinos. A taxa de sudorese das cabras é, em média, de 23g/h/m2, embora algumas raças adaptadas ao calor apresentam altas taxas de sudorese. Taxa de sudorese de caprinos, em comparação com bovinos Espécie Taxa de sudorese (g/h/m2) Densidade (glândulas/cm2) Taxa de sudorese por glândula (ml/h) Vacas 160 1000 16 Cabras Saanen 23 170 14 Cabras do deserto (Black Bedouin) 138 215 64 Devendra (1987) Nos búfalos, nem todos os folículos pilosos possuem glândulas sudoríparas (possuem pêlos distribuídos em forma de tufos, com vários folículos num só local). Embora o volume das mesmas seja grande, o número de glândulas é pequeno. O búfalo é menos tolerante ao calor e mais sensível à exposição direta aos raios solares do que o bovino. A evaporação via respiração e a salivação são importantes para a dissipação do calor nos búfalos. Além disto, os mesmos aumentam muito o resfriamento evaporativo pelo hábito de entrar na água (condução) ou lama (evaporação). Apesar de um grande percentual de búfalos serem criados em clima tropical úmido, eles também são encontrados em regiões temperadas (Itália, Iugoslávia, Hungria, etc) e mesmo em regiões montanhosas com neve (norte do Nepal, Paquistão). Características da pelagem e glândulas sudoríparas de bovinos e bubalinos Densidade pêlos/cm2 Nº glândulas sudoríparas Búfalos 160 145 Bovinos 800-1700 800-1500 Loypetjra et al. (1987) Adaptação à escassez de água e alimento Animais que são submetidos a estas condições durante um período do ano buscam preparar reservas durante o período de abundância de alimento. Exemplos: ovinos da Ásia e África (cauda adiposa); zebuínos (reserva adiposa no “cupim”); camelos (reserva nas “corcovas”). Os ovinos e caprinos possuem grande capacidade para reter líquidos, pois diminuem a quantidade de água eliminada via fezes, concentram e diminuem o volume de urina excretado, além de reduzirem a secreção salivar. Estas características são importantes em caso de escassez de água e altas temperaturas. Esta visão geral dos diversos tipos animais nos fazem perceber a complexidade dos meios pelos quais os animais evoluíram e se adaptaram aos diversos bioclimas mundiais. De forma generalizada, espécies que sempre habitaram os trópicos apresentam, em relação às espécies de origem temperadae que foram introduzidas nos trópicos, as seguintes diferenças: Taxas metabólicas mais baixas (p.ex., zebuínos apresentam 80-85% da taxa dos taurinos) Menor exigência em água para o metabolismo intermediário (até 21ºC, zebuínos e taurinos ingerem a mesma quantidade de água, mas a 39ºC, zebuínos ingerem 60% da água ingerida pelos taurinos; estudos mostram que zebuínos conservam mais água no organismo, reduzindo a umidade das fezes) Mecanismos de termoregulação mais eficazes 19 No processo de aclimatização aos trópicos e subtrópicos, as espécies de regiões temperadas reduzem sua taxa metabólica e melhoram sua capacidade termoreguladora, mas a eficácia da dissipação de calor nunca é igual à das espécies nativas. A tolerância ao calor baseia-se muito mais na eficiência dos mecanismos de dissipação de calor do que na redução da taxa metabólica. No entanto, animais com taxa metabólica baixa possuem vantagem, sobretudo em casos de escassez de alimentos, devido a uma menor exigência nutricional para mantença. 34 36 37 38 39 40 41 Temperatura corporal ºC desidratado hidratado Camelo Ovelha de região temperada Ovelha do deserto Cabra do deserto 1/2 mantença Água cada 2 d Água diariamente Mantença Aclimatizado Não-aclimatizado Bos Indicus Bos taurus Medidas da variação da temperatura corporal de diversas espécies, em ambiente tropical semi- árido; bovinos no Kenya; ovelhas e cabras no deserto de Israel; camelo no deserto Australiano; bovinos, cabras e ovelhas com alimentação e água à vontade; zebuínos e camelos, vários regimes de água e alimentação, característicos da estação seca ou estiagem (Finch, 1986) 20 Principais características que favorecem a adaptação de raças bovinas zebuínas às regiões de clima quente, em relação às raças bovinas européias: Sistema evaporativo mais eficiente (glândulas em maior número e de maior volume, mais próximas à superfície da pele; resposta exponencial de aumento da sudorese conforme o aumento da temperatura; anastomoses arterio-venosas mais difusas favorecendo o fluxo sangüíneo e perda de calor via pele) Menor isolamento dos tecidos (fluxo de calor do núcleo para a superfície é facilitado) Aumento do volume sangüíneo (maior volume de plasma e de sangue, em temperaturas altas) Maior relação superfície:peso corporal (corpo anguloso, pele extra nas orelhas, região do pescoço e do ventre) Pelagem mais clara; pêlos mais curtos, finos e brilhantes O folículo piloso possui um núcleo central relativamente duro, o que faz com que o mesmo se mantenha em uma posição mais erguida, facilitando a evaporação Menor taxa metabólica Redução do teor de umidade das fezes REGULAÇÃO DA TEMPERATURA CORPORAL Para sobreviver e produzir com o máximo de eficiência, o animal precisa manter a temperatura dentro de limites considerados normais. Cada espécie possui seus próprios mecanismos de termoregulação e dissipação do calor, de modo que comparações entre espécies nem sempre são possíveis. Homeotermia é a condição de manutenção de uma temperatura relativamente constante no núcleo central do corpo do animal, onde se encontram os órgãos vitais (cérebro, órgãos do tórax e abdômen). Os órgãos centrais possuem taxas metabólicas mais elevadas que a dos músculos esqueléticos, exceto durante o exercício, tremores ou exposição a temperaturas excessivamente elevadas. Considerando que calor é liberado durante o metabolismo, há um gradiente térmico que se estabelece entre o núcleo central até a superfície do corpo, fazendo com que a temperatura do centro do corpo esteja geralmente mais elevada do que nas extremidades. Como conseqüência, a temperatura da superfície corporal flutua mais do que a do centro, pois ela tende a refletir mais as mudanças da temperatura ambiente. Os processos vitais e produtivos requerem uma temperatura relativamente constante. Obviamente, a temperatura corporal flutua em pequenas escalas de tempo e estas flutuações refletem as mudanças no conteúdo calórico do animal. As variações maiores ocorrem na superfície de modo a proteger o centro de grandes mudanças na temperatura. Os animais homeotérmicos tendem a manter a temperatura interna constante, à medida que a temperatura externa varia. Para isto, são necessários mecanismos para estabelecer um equilíbrio entre o calor gerado no organismo animal e aquele obtido ou cedido para o meio ambiente. Os animais homeotérmicos variam sua temperatura corporal de 36ºC (elefante) até 43ºC (pequenas espécies de aves). Os animais homeotérmicos apresentam, em geral, maior habilidade para se proteger do frio que do calor. Os mecanismos homeotérmicos não são necessários para o desenvolvimento dos mamíferos, até o nascimento. Dependendo da temperatura ambiente, a temperatura corporal pode ser mantida de forma estabilizada (capacidade plena de homeotermia) a partir de uma determinada idade, que varia conforme as espécies: Terneiros e cordeiros (ao nascimento) Leitões (2-3 dias) Aves (3-4 semanas) 21 A homeotermia depende do equilíbrio entre a quantidade de calor metabólico (M) produzido somada à quantidade de calor que o animal ganha (G) do ambiente e o calor perdido (P) para o ambiente, durante um determinado período. M + G = P Esta equação é de valor limitado, exceto como indicador do balanço térmico em um determinado momento, pois a temperatura corporal se altera, embora sempre para tentar manter este equilíbrio. Por isto, outra propriedade térmica deve ser considerada. Calor específico: número de calorias necessárias para aumentar a temperatura de 1g de uma determinada substância em 1ºC. Por exemplo, o calor específico da água é de 1 cal/g/ºC. O calor específico da matéria seca do corpo animal é de aproximadamente 0,4 cal/g/ºC. O número de calorias necessárias para aumentar a temperatura da massa corporal em 1ºC é denominada Capacidade Térmica. Como o corpo animal não é homogêneo, a sua capacidade térmica é igual à capacidade térmica do seu conteúdo em água mais a capacidade térmica de sua matéria seca. O conteúdo de água no corpo de um animal adulto é cerca de 70% enquanto que em animais jovens é maior (cerca de 80% em um leitão de 2 kg, por exemplo). Para um animal com 100 kg, a capacidade térmica pode ser calculada como segue: Capacidade térmica = capacidade térmica da água + capacidade térmica da matéria seca = (70 kg x 1 kcal/kg/ºC) + (30 kg x 0,4 kcal/kg/ºC) = 70 + 12 = 82 kcal/ºC Por sua vez, se este animal, que possui uma capacidade térmica de 82 kcal/ºC, diminuir sua temperatura em 2ºC, significa que perdeu 164 kcal. Um leitão de 2 kg possui um conteúdo de água em torno de 80%, o que faz com que sua capacidade térmica seja de 1,8 kcal/ºC. A partir disto podemos calcular que sua temperatura corporal cairia em 0,6ºC assim que seu conteúdo calórico diminuísse em 1 kcal. Como o calor específico da água é elevado, a capacidade térmica do corpo animal é relativamente elevada. Isto significa que deve ganhar ou perder uma grande quantidade de calor antes que a sua temperatura mude substancialmente. O alto conteúdo de água do corpo animal favorece a homeotermia, servindo como tampão, impedindo grandes variações da temperatura corporal frente à variação da temperatura ambiental. O centro nervoso regulador da temperatura se encontra no hipotálamo, sob forma de dois centros, cuja localização se situa no hipotálamo anterior (controla a dissipação de calor) e no hipotálamo posterior (controla a conservação de calor). Os centros reguladores da temperaturasão influenciados pela temperatura do sangue que passa pelo hipotálamo, pela temperatura da pele e dos outros órgãos. Termoreceptores Estão localizados por todo o corpo. Há os receptores que são estimulados pelo aumento e outros pela diminuição da temperatura. Também podem ser classificados pela sua localização no corpo: termoreceptores centrais (hipotalâmicos); extra-hipotalâmicos profundos (na medula espinhal, nas paredes dos vasos sangüíneos e do trato gastrointestinal, etc) e periféricos (pele). A informação de todos estes locais é encaminhada para o centro termoregulador no hipotálamo, via nervos aferentes. Termoregulação física A resistência do fluxo sangüíneo nos vasos periféricos é controlada primariamente por nervos simpáticos que se originam no cérebro (medula oblonga). O aumento da freqüência dos 22 pulsos nestes nervos causa a vasoconstrição e a diminuição dos pulsos causa o relaxamento e conseqüente vasodilatação. As catecolaminas da medula da adrenal também aumentam o tônus vasoconstritor. As respostas do animal frente à elevação da temperatura ambiental, como o aumento do fluxo sangüíneo periférico, da sudorese ou da taxa respiratória (ofegação), podem ser desencadeadas tanto pelo aumento da temperatura a nível periférico como a nível hipotalâmico. O aumento da temperatura periférica diminui o gradiente existente entre o núcleo e a superfície corporal, fazendo com que haja uma redução na perda de calor não-evaporativa. Para compensar, ocorre um aumento do fluxo sangüíneo periférico (pele, língua, nariz, trato respiratório) e um conseqüente aumento da perda de calor por evaporação. Limiar da temperatura da pele para inicio da sudorese Taurinos: 32ºC Zebuínos: 35ºC Limiar de temperatura para inicio da ofegação Taurinos: 36ºC (pele) Ovinos: 36ºC (pele) Suínos: 35ºC (pele) Aves: >42ºC (central) Hipotalâmicos Extra-hipotalâmicos Periféricos (Pele) Profundos Medula Vasos Sangüíneos TGI P O S T E R I O R A N T E R I O R Hipotálamo Vasoconstrição Piloereção Produção calor Conservação calor Vasodilatação Sudorese Fr. Respiratória Produção calor Dissipação calor Receptores 23 Como a temperatura crítica para a ofegação está 1 a 2 graus acima da necessária para o inicio da sudorese, em animais com boa capacidade de sudorese, a pele é resfriada pela evaporação do suor, havendo um atraso na estimulação da ofegação. Nas espécies com baixa capacidade de sudorese, a temperatura corporal sobe mais rapidamente atingindo facilmente o limiar para a ofegação. Termoregulação química A primeira resposta ao frio é a contração involuntária dos músculos esqueléticos, originando os tremores musculares. Este meio de produção de calor é relativamente ineficiente pois parte do calor é utilizada para produção dos movimentos (tremores) e parte vai para a pele sendo perdida para o ambiente. Além disto, os tremores podem “romper” a camada de ar que cerca o animal, reduzindo seu isolamento térmico. Este tipo de contração muscular é progressivamente substituída por contrações musculares mais eficientes, as quais não causam tremores. Este tipo produção de calor é gradualmente substituído por uma produção mais eficaz, através do aumento da taxa metabólica. O aumento da produção de calor via tremores musculares é uma resposta a um estresse agudo por frio enquanto a reação de aumento da taxa metabólica é mais lenta e responde mais a um estresse crônico. Vários hormônios – da tireóide, da glândula adrenal, hormônio do crescimento – estão, provavelmente, envolvidos na resposta metabólica ao frio. A secreção dos mesmos está inversamente relacionada com a temperatura ambiente e, quando injetados no animal, todos aumentam a taxa metabólica. No inicio do estresse por altas temperaturas os mesmos se encontram elevados (provável resposta inespecífica) mas sua concentração diminui gradativamente. Embora não esteja bem esclarecido, acredita-se que esta diminuição ocorre em função da necessidade de reduzir a taxa metabólica do animal para poder manter o equilíbrio térmico. Por exemplo, galos domésticos secretam duas ou mais vezes tiroxina durante o inverno do que no verão, a mesma tendência sendo observada para vacas em lactação. A tiroxina ajuda o animal a ajustar a temperatura em função das variações lentas e estacionais enquanto a adrenalina é mais utilizada para enfrentar as mudanças rápidas de temperatura. A partir da estimulação do centro termoregulador hipotalâmico, há um estímulo do sistema simpático (nervos simpáticos pós-ganglionares) e da medula da adrenal para a secreção de catecolaminas – norepinefrina e epinefrina. Estes hormônios são importantes para as reações termogênicas, em estresse agudo ou crônico por frio. Eles favorecem a mobilização de combustíveis metabólicos tais como ácidos graxos e glicose e aumentam a FC para facilitar o transporte de substratos bem como dos subprodutos das reações termogênicas. Isolamento térmico Dentre os fatores que influenciam o isolamento térmico do animal, os principais são: a integridade da camada de ar adjacente ao corpo do animal, o tipo e profundidade da pelagem, a espessura da camada de gordura subcutânea, a condição dos vasos sangüíneos periféricos e a área superficial efetiva. A maior parte do calor flui dos órgãos viscerais para a pele do tronco e das extremidades através do sangue e pouco calor é difundido através de condução. O sangue absorve o calor ao passar pelos órgãos de alta taxa metabólica e o carrega para a periferia, mais fria, onde parte deste será dissipada para o ambiente. Assim, ao alterar a velocidade de passagem do sangue através das diferentes partes do corpo altera-se enormemente a troca de calor efetuada pelo animal. Em outras palavras, a magnitude do isolamento tissular do animal é grandemente determinada pela condição dos vasos sangüíneos periféricos. 24 Anatomia vascular da periferia A pele consiste das camadas epiderme, derme e hipoderme. A derme contém vasos sangüíneos e linfáticos, folículos pilosos ou folículos das penas, várias glândulas e nervos. A epiderme é uma camada de epitélio escamoso estratificado, não-vascular, que cobre a derme. A pele possui três plexos vasculares localizados em três níveis, irrigando estruturas localizadas nos mesmos e servindo também para a troca de calor. O plexo subdérmico está logo abaixo da derme; o inter- dérmico em um nível entre glândulas sudoríparas e sebáceas e o subepidérmico, o qual é uma trama de capilares espessos, se encontra logo abaixo da epiderme. Anastomoses arterio-venosas (AAV) Consistem da ligação direta entre uma arteríola e uma vênula, sem passar pelos capilares. Ocorrem na pele dos membros e extremidades mas não na pele do tronco. Estas estruturas servem como vias de baixa resistência para a passagem do sangue em condições de estresse por calor, abrindo-se para aumentar o volume de sangue periférico. O fluxo sangüíneo pelas AAV é de 2% em condições de termoneutralidade, 9% sob calor moderado e de 11% em caso de estresse térmico. Durante a aclimatização ou adaptação a altas temperaturas, o aumento do fluxo sangüíneo periférico é obtido em função do aumento da densidade dos capilares e/ou das AAV na pele. Veias Concomitantes Ocorrem na pele de grande parte da superfície corporal. São veias que correm em paralelo com as artérias correspondentes. Este arranjo permite a troca de calor através das paredes destes vasos por um mecanismo de contra-corrente, de modo que o sangue arterial é aquecido durante seu retorno para o centro do corpo do animal. Desta forma, menos calor é carregado para a superfície do corpo, ocorrendo então uma diminuição da temperatura da pele e diminuição da perda de calor. Nas extremidades,o sangue normalmente deixa o plexo capilar via veias que correm logo abaixo da pele. No entanto, sob estresse por frio, uma anastomose arterio-venosa se abre e o sangue, ao invés de passar pelos capilares entra diretamente em uma vênula que, por sua vez, se liga a uma veia concomitante. Neste caso o sangue é conduzido aos músculos e o calor por ele carregado não vai até a pele, mas fica no interior do organismo. Vasoconstrição e vasodilatação A resistência periférica à passagem do fluxo sangüíneo é afetada pela contração ou relaxamento das células musculares lisas da parede dos vasos, além do calibre das arteríolas. Quanto menor o calibre, maior a resistência e menor o fluxo. Os capilares não possuem células musculares lisas, mas o fluxo é controlado por esfíncteres pré-capilares, os quais são músculos circulares que se localizam nos pontos onde eles se ramificam nas vias de ligação do plexo capilar. Vênulas e veias possuem células musculares lisas mas a venoconstrição possui pouca importância no processo de termoregulação. Aumentando o fluxo sangüíneo para a pele, diminui a capacidade de isolamento térmico tissular e vice-versa. O isolamento tissular é aproximadamente 3 vezes maior quando ocorre vasoconstrição, em relação à vasodilatação. 25 Isolamento tissular durante vasoconstrição e vasodilatação periférica Isolamento tissular (ºC/m2/h/kcal) Animal Vasodilatação Vasoconstrição Bovino adulto 0,05 0,16 Suíno adulto 0,06 0,17 Ovino adulto 0,03 0,08 Curtis (1983) A condutividade térmica de um animal gordo em vasoconstrição é cerca de 1/3 da apresentada por um animal gordo em condição normal (10 vs 35 kcal/m2/h/ºC). Em outras palavras, o valor de isolamento da camada de gordura é aumentado cerca de 3 vezes pela vasoconstrição periférica. Porém, em ambiente termoneutro ou mais quente, quando a taxa de fluxo sangüíneo para a superfície não está restrita ou mesmo aumentada, o isolamento térmico é pouco afetado pela gordura subcutânea. Artéria Arteríola Metaarteríola Capilar Vênula Veia Anastomose arterio-venosa Fluxo para o coração Fluxo do coração 26 PRODUÇÃO E PERDA DE CALOR CORPORAL O animal responde às mudanças de temperatura ambiente alterando sua produção ou sua perda de calor. As primeiras mudanças são comportamentais, as quais ocorrem junto com mecanismos físicos de dissipação de calor. Em condições mais extremas, o animal lança mão de meios químicos para regular a sua temperatura. Como foi visto anteriormente, os mecanismos que o organismo utiliza para a produção e dissipação de calor são os seguintes: Vasomotor - controla o fluxo de sangue nos tecidos Pilomotor - controla a ereção dos pêlos Glândulas sudoríparas - produção de suor Freqüência respiratória Modificação da taxa metabólica Radiação Evaporação Condução Convecção • Área superfície corporal • Isolamento tecidos e pelagem • Ingestão e excreção água • Fluxo sangüíneo (vasoconstrição, vasodilatação) • Temperatura • Umidade • Movimento do ar • Radiação e calor do ambiente • Energia química alimentos • Reservas corporais • Processos fisiológicos • Incremento calórico • Fermentação • Produção • Atividade Produção de calor Dissipação de calor 27 Os processos de manutenção das atividades funcionais do organismo, a síntese de produtos e o armazenamento de reservas corporais envolvem reações metabólicas com a transferência de energia química. Tais reações são processos ineficientes do ponto de vista energético e todos contribuem para uma produção extra de calor corporal. A quantidade total de energia transformada em calor corporal é denominada “calor metabólico”. A taxa metabólica pode ser expressa em termos de kcal/hora/unidade de peso metabólico. Quando medida em condições específicas de jejum e descanso, a taxa metabólica corresponde a uma estimativa do metabolismo basal. O metabolismo basal e a atividade muscular voluntária são as principais fontes de calor gerado pelo corpo animal. A ingestão de alimento também aumenta a taxa metabólica e, em conseqüência, a quantidade de calor corporal que deve ser transferida para o meio ambiente. Suínos na fase de reprodução, sob estresse térmico, eliminam cerca de 1,7W de calor por kg de peso vivo. Estima-se que seria necessária uma ventilação da ordem de 180m3/h para uma renovação efetiva do ar, de modo a proporcionar condições de conforto para estes animais pesados. Nos ruminantes, os processos fermentativos geram quantidades consideráveis de calor. Todas as funções produtivas (gestação, produção de ovos, leite, etc) também desprendem calor. Variação na produção de calor entre animais Os animais recém-nascidos e os muito velhos possuem uma taxa metabólica inferior aos que se encontram na fase de crescimento. Os machos normalmente possuem uma taxa metabólica superior à das fêmeas e machos castrados. Uma vaca lactante pode produzir 2 ou mais vezes calor em comparação a uma vaca não-lactante de mesmo tamanho. A produção de calor por unidade de peso em novilhas zebuínas é cerca de 20% inferior à produção observada em novilhas Pardo Suiço de mesmo peso e idade. A menor produção de calor das raças zebuínas pode contribuir para sua maior tolerância ao calor e menor tolerância ao frio. Produção de calor em ovinos conforme condições ambientais Condição ambiental Produção de calor (kcal/m2/dia) Temperatura 7,4ºC, seco, sem vento 1810 Temperatura 7,4ºC, seco, vento 4,5 m/s 2383 Temperatura 7,4ºC, chuva, sem vento 2914 Temperatura 7,4ºC, chuva, vento 4,5 m/s 3363 Curtis (1983) Produção de calor em ovinos, em ambiente frio, conforme a radiação térmica e velocidade do ar Taxa de produção de calor (kcal/dia) Velocidade do ar (cm/seg) Sem radiação térmica adicional Radiação térmica adicional 30 2114 1625 430 2500 1675 Profundidade do velo era de 4 cm e a temperatura do ar de 0ºC Curtis (1983) Efeito da velocidade do ar na produção de calor de ovinos Velocidade do ar (cm/seg) Produção de calor (kcal/dia) 25 3880 110 4320 190 4700 335 5020 430 5330 Profundidade do velo era de 2 cm e a temperatura de 3ºC Curtis (1983) 28 Produção de calor em cordeiros conforme velocidade do ar e condição do velo Velocidade do ar Produção de calor (kcal/h/m2) conforme condição do velo (cm/seg) Seco Molhado 0 85 130 550 115 170 Curtis (1983) FLUXO DE CALOR E MECANISMOS DE TROCAS TÉRMICAS A perda de calor total é o resultado do calor dissipado por ambas as vias: calor sensível e calor latente. Calor sensível é o calor transferido em função de gradientes de temperatura (radiação, convecção ou condução), o qual pode ser medido pelo termômetro e que acaba afetando a temperatura das instalações. Calor latente é o calor liberado através da evaporação da umidade, não determinando mudança na temperatura ambiental pois a energia é retida pela água evaporada (o calor “esconde- se”). A evaporação e a condensação ocorrem em função de um gradiente de pressão de vapor e não de temperatura. É importante considerar o isolamento contra a perda de calor sensível independentemente do isolamento contra a perda de calor latente. Sob estresse por frio, os mecanismos de perda de calor por evaporação são minimamente ativados, sendo a perda de calor sobretudo do tipo sensível. Por outro lado, quando o ambiente se aquece, os modos de transferência de calor sensível tornam-se menos efetivos porque os gradientes de temperatura tornam-se menores. Neste caso, o animal aumenta progressivamentea perda de calor por evaporação. Portanto, à medida que o estresse térmico por alta temperatura aumenta, o isolamento contra a perda de calor sensível torna-se menos importante. À medida que a temperatura ambiental aumenta, o fluxo de calor latente aumenta progressivamente e, ao se aproximar da temperatura do centro do corpo, a perda de calor sensível diminui drasticamente. A relação perda de calor sensível:calor latente também é afetada pela pressão de vapor do ambiente. Um aumento da pressão de vapor (umidade) conduz a uma diminuição do calor que é perdido de forma latente. Efeito da pressão de vapor do ambiente na repartição da perda de calor Espécie TºC ar Pressão de vapor (mb) Perda calor latente (% sobre total) Galinhas 24 12 50 24 24 28 34 18 74 34 40 39 Bovinos 35 18 89 35 23 84 35 30 83 35 35 81 35 41 79 Curtis (1983) O calor produzido no corpo do animal é dissipado basicamente por 4 formas: condução, convecção, radiação e evaporação. Uma pequena quantidade também é dissipada através das fezes e urina ou pelo aquecimento do ar inspirado. Quando a temperatura ambiente excede a temperatura 29 corporal, a capacidade do animal em dissipar o calor para o ambiente através dos meios físicos (condução, convecção e radiação) é limitada. Nestas condições a evaporação se torna importante. Grande parte da transferência de calor entre o animal e o ambiente ocorre através da pele do animal. Cada porção da superfície da pele pode estar exposta a quatro diferentes tipos de ambiente: outra porção de pele, do próprio animal ou de outro animal; em contato com o piso ou outra superfície da instalação de criação; exposta ao ar em um ambiente sombreado ou exposta ao sol. Calor perdido Situação Evaporação Outros meios Conforto térmico 25% 75% Estresse térmico por altas temperaturas 85% 15% Radiação: única forma de fluxo de calor que não utiliza um meio material, pois pode passar através do vácuo. Consiste da conversão do calor, contido no objeto ou corpo emissor, em ondas energéticas eletromagnéticas, passagem destas através do espaço e reconversão das ondas em energia térmica no objeto ou corpo que as absorve. Um corpo hipotético que absorve toda a energia que recebe é chamado de corpo negro. Animais e superfícies ambientais (solo, grama, concreto, etc), independentemente da cor, são praticamente corpos negros para a radiação infravermelha. Da mesma forma que o fogo, o sol irradia sua energia em linhas retas como ondas eletromagnéticas de vários comprimentos de onda, na velocidade da luz (300.000 km/seg). A energia radiante não aquece o ar direta mas indiretamente ao aquecer superfícies sólidas como o solo, água, árvores, poeiras, instalações e animais. Desta forma, a energia radiante é transformada em energia térmica, a qual por sua vez pode aquecer o ar por condução e por convecção. Menos da metade da energia solar radiante que alcança a atmosfera da terra se encontra no espectro de luz visível (400-700 nm); aproximadamente a metade está na faixa de radiação infravermelha (700-3000 nm) e o restante na faixa de luz ultravioleta (<400 nm). Considerando todos os comprimentos de onda, a densidade do fluxo solar que incide normalmente sobre a atmosfera terrestre é de 1200 kcal/h/m2 (constante solar). As radiações da superfície terrestre ou da superfície de seres vivos e objetos são normalmente do tipo ondas longas, sendo conhecidas como radiação térmica ou infravermelha. A perda ou ganho de calor transferido por ondas infravermelhas (acima de 700 nm) depende não somente da temperatura mas também da cor e da textura de um objeto (escuros e rugosos irradiam ao máximo). Os animais recebem radiação térmica infravermelha do ambiente. Todos os objetos com uma temperatura acima do zero absoluto (-273ºC) irradiam este tipo de energia. Em uma atmosfera com nebulosidade, grande parte da energia solar e energia emitida pelas superfícies é absorvida. Assim, para fins práticos, nuvens e neblina são considerados corpos negros. Destino da radiação solar após alcançar a atmosfera terrestre Condições do céu Destino Claro Nublado Refletida ou dispersa pela atmosfera 15% 55% Absorvida pela atmosfera 16% 10% Alcança a superfície da terra 69% 35% Curtis (1983) 30 A lã das ovelhas proporciona isolamento contra a radiação solar pois somente cerca de 10% da radiação solar recebida alcança a pele como calor. A ponta das fibras de lã nas áreas expostas diretamente à luz do sol pode alcançar 85ºC ou mais; a pele, em condições extremas, alcança até 45ºC. Um gradiente de temperatura tem sido observado na parte mais externa do velo (gradiente de 45ºC nos 4 cm mais externos). A proteção do velo aumenta com o comprimento das fibras até 4 cm, após o qual o isolamento contra a radiação solar praticamente não aumenta. Capacidade de absorção da radiação por superfícies animais e ambientais Superfície Radiação solar Radiação infravermelha Bovinos brancos 0,50 0,95 Bovinos vermelhos 0,80 0,95 Bovinos pretos 0,90 0,95 Suínos Brancos 0,50 0,95 Suínos Pretos 0,90 0,95 Ovinos Tosados 0,60 0,95 Ovinos Não tosados 0,75 0,95 Solo escuro 0,95 0,95 Grama 0,70 0,95 Concreto 0,85 0,95 Adaptado de Curtis (1983) Efeito da orientação de ovelhas frente à radiação solar direta Temperatura (ºC) Localização Lado exposto Lado não exposto Superfície do velo 44,4 31,5 Meio do velo 54,1 34,7 Pele 41,5 37,6 A profundidade do velo era de 5 cm e a temperatura do ar de 31ºC. Curtis (1983) Diferentemente dos ovinos, os bovinos e suínos se protegem da radiação solar mais através da refletividade da pelagem. Quanto mais escura a pelagem, menor é a refletividade e maior é a absorção. De modo geral, uma maior refletividade implica em maior tolerância ao calor, mas às vezes a relação entre a cor da pelagem e a tolerância ao calor é muito baixa ou o oposto do esperado. Da mesma forma, bovinos com pouca diferença na refletividade da pelagem podem apresentar uma diferença muito grande em termos de tolerância ao calor. Condução: baseado no princípio de transferência de calor entre objetos quentes e frios. Ocorre geralmente em sólidos e, nos líquidos, somente quando seu movimento é limitado. Uma molécula quente possui um grande movimento vibratório e rotatório e quando bate em uma molécula mais fria transfere parte de sua energia cinética para esta molécula. As trocas ocorrem em função do contato com outros animais, paredes, solo, equipamentos e outras superfícies que rodeiam os animais. Se o corpo estiver recoberto por camada espessa de pêlos, lã, plumas, gordura, a perda de calor por condução através do ar é pequena. Substâncias feitas de moléculas que estão próximas (sólidos ou líquidos) possuem uma maior condutividade térmica que as substâncias cujas moléculas estão distantes (gases). O fato do ar seco ser um mau condutor é fisiologicamente importante pois contribui para a habilidade do corpo em reter seu calor. Pêlos, lã e roupas reduzem a perda de calor porque são maus condutores e, também, porque mantêm ar aprisionado entre suas fibras e mechas. 31 Convecção: transporte de calor através de correntes ou camadas de moléculas de um lugar quente para um frio. O ar imediatamente adjacente ao corpo do animal é normalmente mais quente do que o ar do resto do ambiente. Ao ser aquecido torna-se menos denso, sendo afastado desta superfície. O calor é transferido para o ar, o qual sobe carregando o calor com ele. A substituição da camada de ar que envolve o animal por ar mais frio auxilia na remoção de calor do animal por convecção. O mecanismo de troca de calor por convecção é acelerado pelo vento, o qual pode resfriar ou aquecer o animal, dependendo se a temperatura do ar é menor ou maior do que a da superfície do animal. Perda de calor por condução, em leitões,
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