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1 Área 01, Aula 07 Respiração e Reprodução 1ª Edição Junho de 2018 CONASEMS - Conselho Nacional de Secretarias Municipais de Saúde ProEpi - Associação Brasileira de Profissionais de Epidemiologia de Campo Copyright © 2018, Associação Brasileira de Profissionais de Epidemiologia de Campo. Todos os direitos reservados. A cópia total ou parcial, sem autorização expressa do(s) autor(es) ou com o intuito de lucro, constitui crime contra a propriedade intelectual, conforme estipulado na Lei nº 9.610/1998 (Lei de Direitos Autorais), com sanções previstas no Código Penal, artigo 184, parágrafos 1° ao 3°, sem prejuízo das sanções cabíveis à espécie. Expediente do Conselho Nacional de Secretarias Municipais de Saúde - CONASEMS Quadro Geral da Organização DIRETORIA EXECUTIVA Presidente – Mauro Guimarães Junqueira Vice-Presidente – Charles Cezar Tocantins Vice-Presidente – Wilames Freire Bezerra Diretora Administrativo – Cristiane Martins Pantaleão Diretora administrativo- Adjunto- Silva Regina Cremonez Sirena Diretor Financeiro – Hisham Mohamad Hamida Diretora Financeiro-Adjunto – Iolete Soares de Arruda Diretor de Comunicação Social – Diego Espindola de Ávila Diretora de Comunicação Social–Adjunto – Maria Célia Valladares Vasconcelos Diretora de Descentralização e Regionalização – Stela dos Santos Souza Diretora de Descentralização e Regionalização–Adjunto – Soraya Galdino de Araújo Lucena Diretor de Relações Institucionais e Parlamentares – Carmino Antônio de Souza Diretor de Relações Institucionais e Parlamentares- Adjunto- Erno Harzheim Diretor de Municípios de Pequeno Porte - Murilo Porto de Andrade Diretora de Municípios de Pequeno Porte–Adjunto – Débora Costa dos Santos Diretor de Municípios com Populações Ribeirinhas e em Situação de Vulnerabilidade – Vanio Rodrigues de Souza Diretor de Municípios com Populações Ribeirinhas e em Situação de Vulnerabilidade – Adjunto – Afonso Emerick Dutra 2º Vice-Presidente Regional - Região Centro Oeste – André Luiz Dias Mattos 1º Vice-Presidente Regional - Região Nordeste – Normanda da Silva Santiago 2º Vice-Presidente Regional - Região Nordeste – Orlando Jorge Pereira de Andrade de Lima 1º Vice-Presidente Regional - Região Norte – Januário Carneiro Neto 1º Vice-Presidente Regional - Região Sudeste – Luiz Carlos Reblin 2º Vice-Presidente Regional - Região Sudeste – Geovani Ferreira Guimarães 2° Vice-Presidente Regional – Região Sul - Rubens Griep Conselho Fiscal 1º Membro – Região Norte – Oteniel Almeida dos Santos Conselho Fiscal 1º Membro – Região Nordeste – Leopoldina Cipriano Feitosa Conselho Fiscal 2º Membro – Região Nordeste - Angela Maria Lira de Jesus Garrote Conselho Fiscal 1º Membro - Região Centro-Oeste –Aparecida Clestiane de Costa Souza Conselho Fiscal 2º Membro - Região Centro-Oeste–Maria Angélica Benetasso Conselho Fiscal 1º Membro - Região Sudeste - José Carlos Canciglieri Conselho Fiscal 2° Membro – Região Sudeste - Tereza Cristina Abrahão Fernandes Conselho Fiscal 1º Membro - Região Sul - João Carlos Strassacapa Conselho Fiscal 2º Membro – Região Sul- Sidnei Bellé Representantes no Conselho Nacional de Saúde – Arilson da Silva Cardoso e José Eri Borges de Medeiros RELAÇÃO NACIONAL DOS COSEMS COSEMS - AC - Tel: (68) 3212-4123 Daniel Herculano da Silva Filho COSEMS - AL - Tel: (82) 3326-5859 Izabelle Monteiro Alcântara Pereira COSEMS - AM - Tel: (92) 3643-6338 / 6300 Januário Carneiro da Cunha Neto COSEMS - AP - Tel: (96) 3271-1390 Maria de Jesus Sousa Caldas COSEMS - BA - Tel: (71) 3115-5915 / 3115-5946 Stela Santos Souza COSEMS - CE - Tel: (85) 3101-5444 / 3219-9099 Josete Malheiros Tavares COSEMS - ES - Tel: (27) 3026-2287 Andréia Passamani Barbosa Corteletti COSEMS - GO - Tel: (62) 3201-3412 Gercilene Ferreira COSEMS - MA - Tel: (98) 3256-1543 / 3236-6985 Domingos Vinicius de Araújo Santos COSEMS - MG - Tels: (31) 3287-3220 / 5815 Eduardo Luiz da Silva COSEMS - MS - Tel: (67) 3312-1110 / 1108 Wilson Braga COSEMS - MT - Tel: (65) 3644-2406 Silvia Regina Cremonez Sirena COSEMS - PA - Tel: (091) 3223-0271 / 3224-2333 Charles César Tocantins de Souza COSEMS - PB - Tel: (83) 3218-7366 Soraya Galdino de Araújo Lucena COSEMS - PE - Tel: (81) 3221-5162 / 3181-6256 Orlando Jorge Pereira de Andrade Lima COSEMS - PI - Tel: (86) 3211-0511 Leopoldina Cipriano Feitosa COSEMS - PR - Tel: (44) 3330-4417 Cristiane Martins Pantaleão COSEMS - RJ - Tel: (21) 2240-3763 Maria da Conceição de Souza Rocha COSEMS - RN - Tel: (84) 3222-8996 Débora Costa dos Santos COSEMS - RO - Tel: (69) 3216-5371 Afonso Emerick Dutra COSEMS - RR - Tel: (95) 3623-0817 Helenilson José Soares COSEMS - RS - Tel: (51) 3231-3833 Diego Espíndola de Ávila COSEMS - SC - Tel: (48) 3221-2385 / 3221-2242 Sidnei Belle COSEMS - SE - Tel: (79) 3214-6277 / 3346-1960 Enock Luiz Ribeiro COSEMS - SP - Tel: (11) 3066-8259 / 8146 Carmino Antonio de Souza COSEMS - TO - Tel: (63) 3218-1782 Vânio Rodrigues de Souza Equipes do Projeto EQUIPE TÉCNICA Alessandro Aldrin Pinheiro Chagas Elton da Silva Chaves José Fernando Casquel Monti Kandice de Melo Falcão Márcia Cristina Marques Pinheiro Marema de Deus Patrício Nilo Bretas Júnior EQUIPE TÉCNICO-OPERACIONAL Alessandro Aldrin Pinheiro Chagas Catarina Batista da Silva Moreira Cristiane Martins Pantaleão Fábio Ferreira Mazza Hisham Mohamad Hamida Jônatas David Gonçalves Lima José Fernando Casquel Monti Joselisses Abel Ferreira Kandice de Melo Falcão Luiz Filipe Barcelos Murilo Porto de Andrade Nilo Bretas Júnior Sandro Haruyuki Terabe Wilames Freire Bezerra Sobre o CONASEMS Fazendo jus ao tamanho e à diversidade do Brasil, o Conselho Nacional de Secretarias Municipais de Saúde representa a heterogeneidade dos milhares de municípios brasileiros. Historicamente comprometido com a descentralização da gestão pública de saúde, o CONASEMS defende o protagonismo dos municípios no debate e formulação de políticas públicas e contribui para o aumento da eficiência, o intercâmbio de informações e a cooperação entre os sistemas de saúde do país. Conheça nossas três décadas de atuação acessando www.conasems.org.br. Equipe Técnica da Associação Brasileira de Profissionais de Epidemiologia de Campo - ProEpi Supervisão Érika Valeska Rossetto Coordenação Sara Ferraz Coordenação Pedagógica Hirla Arruda Gestão Pedagógica e de Tecnologia da Informação Renato Lima Conteudista Gabriela Carvalho Apoio Técnico ao Núcleo Pedagógico Danielly Xavier Evellyn Dutra Revisão Rodrigo Gurgel Sara Ferraz Carlois Campelo Ilustração Guilherme Duarte Mauricio Maciel Diagramação Mauricio Maciel Design Instrucional Guilherme Duarte Colaboradores Fernanda Bruzadelli Faculdade de Ciências da Saúde – Universidade de Brasília Supervisão Jonas Brant Sobre a ProEpi Fundada em 2014, a Associação Brasileira de Profissionais de Epidemiologia de Campo une pessoas comprometidas com a saúde pública e estimula a troca de ideias e o aperfeiçoamento profissional entre elas. Ofertando dezenas de horas de conteúdo profissionalizante em nossa plataforma de ensino a distância, curadoria de notícias, treinamentos presenciais e a mediação de oportunidades de trabalho nacionais e internacionais, a ProEpi busca contribuir para o aprimoramento da saúde pública no Brasil e no mundo. Apenas nos últimos dois anos, 5 materiais de ensino a distância já alcançaram mais de 3.000 pessoas pelo Brasil e países parceiros, como Moçambique, Paraguai e Chile, e mais de 30 treinamentos levaram os temas mais relevantes para profissionais de saúde pública, como comunicação de risco e investigação de surtos. Além do público capacitado com nossos conteúdos educacionais,unimos 10.000 seguidores no Facebook e impactamos semanalmente cerca de 30.000 com nossa curadoria de notícias. A ProEpi também atua na resposta a emergências de saúde pública ao redor do mundo. Foram mais de duas dezenas de profissionais de saúde enviados para missões em Angola, Bangladesh e África do Sul que contribuíram para o bem-estar da população local e vivenciaram experiências de trabalho transformadoras. Você pode fazer parte dessa evolução ao tornar-se membro de nossa rede: converse conosco escrevendo para contato@proepi.org.br. Sobre a ferramenta EAD autoinstrutiva em Entomologia Aplicada à Saúde Pública Os insetos são os animais mais bem-sucedidos do planeta e encontram no Brasil condições muito favoráveis para sua multiplicação. Em nosso clima quente e, em geral, úmido, eles encontram as circunstâncias ideias para sobreviver, se reproduzir e transmitir doenças. Como consequência, são motivo de preocupações cada vez maiores por parte da população e dos profissionais de saúde de todo o país. Pensando em preparar estes profissionais para os desafios do enfrentamento das doenças transmitidas pelos insetos - em especial por Aedes aegypti - o CONASEMS desenvolveu em parceria com a ProEpi, via TRPJ nº 0125/2017, a ferramenta EAD autoinstrutiva em Entomologia Aplicada à Saúde Pública. Neste material, serão apresentados conceitos fundamentais para a identificação das espécies de maior importância médica, informações sobre seu comportamento, ciclo de vida e as doenças transmitidas por elas. Temas como a importância da Vigilância Epidemiológica, os métodos de captura, transporte e armazenamento de insetos e os indicadores entomológicos para as principais espécies também serão abordados. Por fim, temas de aplicação prática como os métodos de controle vetorial, o manejo integrado de vetores e os conceitos de segurança no trabalho serão discutidos. As aulas estão cheias de convites para que o profissional reflita sobre sua realidade local e interaja com seus colegas, além de exercícios que destacam e promovem a fixação dos conceitos mais fundamentais de cada tema. O objetivo é que o profissional se sinta preparado para aplicar em seu município as técnicas aprendidas aqui. Sucesso! Sumário Aula 7 - Respiração e reprodução .................................................................... 12 1 - Sistema Traqueal e trocas gasosas ........................................................ 13 1.1 - Difusão e ventilação ............................................................................. 15 2 - Reprodução ............................................................................................. 18 2.1 - Aparelho reprodutor feminino ............................................................ 21 2.2 - Aparelho reprodutor masculino ......................................................... 22 2.3 - Cópula ............................................................................................... 23 2.4 - Dimorfismo sexual ............................................................................. 25 2.5 - Oviposição ........................................................................................ 26 Vamos relembrar? ....................................................................................... 29 12 Aula 7 - Respiração e reprodução Olá! Na aula anterior, você estudou sobre alimentação, nutrição, digestão e excreção dos insetos. Agora, você vai complementar o seu estudo e aprender sobre como ocorre a respiração e reprodução dos insetos. Também irá aprenderá a distinguir macho de fêmea de algumas espécies, além de observar algumas outras importantes estruturas da morfologia externa. Ao final desta aula, você será capaz de: • Identificar indivíduos machos e fêmeas de mosquitos; • Conhecer o modo de reprodução dos insetos; • Compreender o funcionamento do sistema respiratório da Classe Insecta. Agora iremos conhecer quais são os modos de reprodução da Classe Insecta e como é o funcionamento do sistema respiratório de um inseto. Você estudou as partes do corpo do inseto na aula de morfologia externa. Falamos sobre os órgãos que compõem a cabeça, as peças bucais, antenas, entre outros, mas não falamos sobre o nariz! Afinal, como os insetos respiram? Da mesma forma que a respiração é fundamental para os humanos, também é importante para os insetos. 13 1 - Sistema Traqueal e trocas gasosas Chamamos de aeróbios os animais que precisam de oxigênio para sobreviver, e os insetos fazem parte do grupo de animais, porque realizam trocas gasosas quando absorvem o oxigênio e eliminam o gás carbônico, produzido na respiração de suas células. A respiração compreende somente os processos metabólicos que consomem o oxigênio. Os insetos realizam trocas gasosas! Isso significa que eles consomem o oxigênio do ambiente e eliminam o gás carbônico, que é produzido pela respiração das células. Para entender como acontecem as trocas gasosas, é preciso saber quais são as estruturas que os insetos possuem para realizar esta troca e seu funcionamento. Uma destas estruturas, são os s espiráculos, que são pequenas aberturas musculares nas laterais do corpo dos insetos, localizados no tórax e nas traqueias que se parecem com tubos. Cada inseto possui até 10 pares de espiráculos. Os espiráculos são responsáveis por sugar o oxigênio do ambiente e levar até a traqueia e depois devolver ao ambiente o gás carbônico. Entretanto, em algumas espécies que habitam lugares úmidos, a troca gasosa é feita diretamente pela superfície corpórea. Exemplo: colêmbolos. Trocas gasosas - Fonte: Desconhecida Colêmbolo - Fonte: U. Burkhardt, 2006 (Licença CC3) 14 O sistema traqueal é formado por todos os órgãos responsáveis pela obtenção e excreção de gases. Inclui as traqueias, os espiráculos, os diafragmas e outros órgãos menores. O sistema é formado por uma rede ramificada de traqueias com subdivisões mais finas (traquéolas) que conduzem o ar para todas as partes internas do corpo. Em determinadas regiões do corpo, a traqueia pode alterar seu tamanho, alargando-se e formando os chamados sacos aéreos, que atuam no armazenamento de oxigênio e na ventilação. O contato do meio interno com o meio externo é feito pelo espiráculo (também chamado estigma). O sistema traqueal é eficiente ao ponto de a troca gasosa chegar ao nível celular. Nesse nível, as células consomem o oxigênio na realização de seu próprio metabolismo. O oxigênio é difundido e segue da traqueia para os tecidos. A entrada e a saída do ar acontecem devido aos movimentos musculares que abrem os tubos das traqueias, quando o espiráculo “suga” o ar. O oxigênio, presente no ar, percorrerá todo o sistema respiratório pelas traqueias e suas ramificações menores (traquéolas). Quando a musculatura se contrai, a traqueia também sofre contração, fazendo com que o ar seja expelido. O movimento de expansão e contração traqueal é controlado pelo sistema nervoso do animal. As traqueias são órgãos flexíveis e não se rompem durante a movimentação de expansão e contração, por causa dos anéis espirais de quitina (chamado de tenídeos) que sustentam todo o tubo traqueal. Sistema traqueal – Fonte: (P. J. Gullan, 2017) 15 Os tenídeos resistem à compressão e permitem a abertura da traqueia fazendo com que o oxigênio, que entra pelos espiráculos, passe por estas estruturas e também pelas traquéolas, até que cheguem às células, oxigenando o organismo. O caminho inverso é utilizado para a eliminação do gás carbônico metabolizado, ou seja, o gás carbônico produzido pelo metabolismo das células, retorna pela traquéolas e traqueias e depois sai pelos espiráculos. 1.1 - Difusão e ventilação A ventilação é o processo pelo qual o ar é levado ao sistema traqueal e o modocomo circula dentro do organismo. O processo pode ser classificado como ventilação direta e ventilação indireta. Durante a realização da ventilação direta, ocorre a circulação do ar no interior das traqueias, podendo ser dividido em três fases: 1. Aspiração: momento em que o ar entra no sistema das traqueias; 2. Compressão: ocorre quando a musculatura abdominal força o ar mais profundamente. 3. Expiração: ocorre quando o ar é admitido pelos espiráculos anteriores e expelido pelos posteriores. A ventilação indireta ocorre quando o ar é direcionado às traquéolas, onde o oxigênio dissolvido é levado ao interior da célula. A entrada de oxigênio nas Sistema respiratório dos insetos - Fonte: Eleanor Lutz, 2014 16 células promove a saída do gás carbônico por difusão via tegumentar e eliminado também pelos espiráculos posteriores. O sistema traqueal é adaptado de acordo com o ambiente ou fase de desenvolvimento do inseto. Isso significa que as espécies sofreram mudanças durante todo seu processo de evolução. Em insetos aquáticos ou em espécies em que a fase imatura é aquática, o oxigênio na água está em menor proporção quando comparado ao ar atmosférico. Dessa forma, os insetos sofreram diversas adaptações durante a evolução das espécies que resultaram na otimização do sistema aquático, como: 1. Renovação do suprimento de ar: com a produção de camadas de ceras ou desenvolvimento de sifão respiratório em fases imaturas de insetos. 2. Respiração cutânea: sistema traqueal desse grupo apresenta os espiráculos fechados, ocorrendo a troca gasosa pela cutícula de modo difuso. 3. Brânquias traqueais: algumas espécies apresentam saliências na parede corporal ricas em traqueias, otimizando a absorção de ar. 4. Brânquias espiraculares: são estruturas rígidas com extensa área de contato que permite a extração do oxigênio diretamente da água, o que permitiu evolutivamente a respiração terrestre pelos espiráculos convencionais aqui já descritos. Você viu que os insetos são animais aeróbios, porque precisam de oxigênio para sobreviver. O sistema traqueal é responsável pelo processode troca gasosa e respiração. Composto por traqueias, diafragmas, espiráculos e outros órgãos. Este sistema é responsável pela entrada e saída dos gases do organismo do inseto. Há uma diferença entre o processo de troca gasosa e a respiração de insetos. Troca gasosa é o processo pelo qual os insetos “sugam” o oxigênio do ar e eliminam o gás carbônico. O oxigênio passa pelo sistema traqueal realizando a ventilação do organismo até chegar às células. 17 Já quando as células consomem (metabolizam) o oxigênio, esse processo é o que chamamos de respiração. Complete a frase com as palavras corretas. 1. Os insetos fazem parte do grupo de animais aeróbios, porque realizam ________________quando obtêm o oxigênio e eliminam o gás carbônico, produzido na _______________ de suas células. Você aprendeu que organismos aeróbios são aqueles que necessitam de oxigênio para viver. Isso significa que o oxigênio é essencial para a sobrevivência desses animais por causa de sua respiração aeróbia. Mas será que existem organismos que não precisam de oxigênio para sobreviver? É o que vamos te contar agora! Na Biologia estudamos três tipos de respiração: anaeróbia e aeróbia. A respiração anaeróbia ocorre somente em ambientes com baixas concentrações de oxigênio e nitrato. Ou seja, os seres que realizam esse tipo de respiração não suportam ambientes com alta concentração de oxigênio. Temos dois tipos de respiração anaeróbia. Uma delas é a respiração anaeróbia obrigatória, que compreende seres que não sobrevivem em ambientes com mais de 10% de concentração de oxigênio. Como exemplos de anaeróbias obrigatórias podemos citar espécies de bactérias dos gêneros Clostridium e Bacteroides. O outro tipo se refere à respiração anaeróbia facultativa, também chamada de anóxica, e engloba os seres que podem viver em ambientes com oxigênio, mas não precisam dele para sobreviver. Isso significa que esses seres conseguem sobreviver em ambientes com mais de 10% de concentração de oxigênio, mas se estiverem em ambientes com uma concentração menor desse elemento ainda conseguirão viver. Citamos como exemplo de ser com respiração anaeróbia facultativa a bactéria Escherichia coli. *respostas ao fim da apostila 18 Por fim, temos a respiração aeróbia, que inclui os seres que precisam de altas concentrações de oxigênio para conseguir sobreviver no ambiente. Nós, humanos fazemos parte do grupo dos seres aeróbios. Os insetos que estudamos nesse curso também! Ou seja, podemos citar espécies do gênero Aedes e Culex como exemplos de organismos aeróbios. 2 - Reprodução A reprodução dos insetos pode ser sexuada ou assexuada. A maioria das espécies pertencentes à classe Insecta têm reprodução sexuada. Os insetos são organismos dióicos, isso significa que os gametas masculinos e gametas femininos são produzidos em indivíduos distintos, ou seja, os indivíduos possuem somente um dos sistemas reprodutores (masculino ou feminino). A reprodução sexuada ocorre por meio da cópula entre o macho e fêmea de cada espécie. Por meio da cópula, os espermatozoides são inseridos nas fêmeas, que os armazenam em uma estrutura chamada de espermateca. Insetos se reproduzindo - Fonte: André Karwath, 2005 (Licença CC2.5) 19 As fêmeas podem armazenar espermatozoides de mais de um macho de sua espécie. Os óvulos da fêmea são fecundados conforme passam pelo oviduto mediano e pela vagina. A maior parte das fêmeas é ovípara, ou seja, põem ovos. O mosquito da espécie Aedes aegypti é um exemplo de espécie que realiza a reprodução sexuada e coloca ovos. A Algumas espécies se reproduzem de forma assexuada em um mecanismo conhecido como partenogênese. A partenogênese ocorre quando o gameta feminino se desenvolve sem ter sido fecundado por um gameta masculino, formando uma prole de descendentes haploides (animais cuja quantidade de informação genética veio de um único conjunto cromossômico). A reprodução assexuada ocorre em algumas espécies de formigas, zangões e algumas espécies de pulgões. Partenogênese em insetos - Fonte: Desconhecida Aedes albopictus copulando - Fonte: James Gathany, 2003 (Domínio Público) 20 De maneira geral, o sucesso reprodutivo da Classe Insecta se dá à elevada capacidade reprodutiva aliada a condições favoráveis de clima, alimento e o ciclo de vida curto. Isso significa que os insetos conseguem gerar muitos descendentes. Cada fecundação pode gerar centenas de ovos! Entretanto, com a grande população de descendentes, os insetos conseguiram se espalhar por diversas regiões do globo terrestre. Nesta aula, nosso foco é nos grupos de insetos que se reproduzem de forma sexuada e fecundação interna. Você viu que a reprodução dos insetos pode ser sexuada ou assexuada. A maior parte dos insetos possui reprodução sexuada, ou seja, se reproduz através da cópula entre macho e fêmea. Um exemplo de inseto com reprodução sexuada é Aedes aegypti. Há também insetos que se reproduzem de forma assexuada, em um processo de partenogênese. Isso acontece quando um gameta feminino se desenvolve sem ter sido fecundado por um gameta masculino. Algumas espécies de formigas se reproduzem dessa maneira. Com base no que estudou até agora, marque a alternativa correta. A reprodução dos insetos podem ser: a. ( ) sexuada ou assexuada. b. ( ) metamerizada e sexuada. c. ( ) assexuada e segmentada. d. ( ) sexuada e feminina. A reprodução sexuada ocorre quando se juntam os espermatozoides (gametas masculinos com informação genética do macho) e os óvulos (gametas femininos com informação genética da fêmea) para a formação do embrião (zigoto ou ovo). *respostas ao fim da apostila 21 O embrião será diplóide porque seu organismo teráinformação genética paterna e materna. A reprodução assexuada ocorre quando o gameta feminino se desenvolve dentro do organismo de um único animal, sem espermatozoide e sem a necessidade de cópula entre animais de sexos diferentes. 2.1 - Aparelho reprodutor feminino O aparelho reprodutor feminino da classe Insecta é composto por um par de ovários (posicionados lateralmente ao tubo digestivo) que estão conectados a dois ovidutos laterais que se conectam a um oviduto comum central, que se liga à vagina. É importante ressaltar que cada ovário é formado por ovaríolos que se abrem e são conectados aos ovidutos laterais. Os ovidutos são tubos responsáveis pela passagem do óvulo para o meio externo, desembocando na vagina. A vagina possui uma abertura na superfície ventral que pode estar localizada entre o sétimo e o nono segmento abdominal. Nas fêmeas da Classe Insecta existe a espermateca, que possui a função de receber e armazenar os espermatozoides após a cópula. Além das estruturas que mostramos, o sistema reprodutor feminino dos insetos possui glândulas que produzem substâncias que auxiliam o processo de oviposição. Ou seja, as substâncias produzidas pelas glândulas são hormônios que facilitam a colocação dos ovos pelas fêmeas. A oviposição também é controlada pelo sistema nervoso central da fêmea. Aparelho reprodutor feminino - Fonte: Desconhecida 22 2.2 - Aparelho reprodutor masculino O sistema reprodutor masculino é composto por um par de testículos que produzem e armazenam os espermatozoides em vários estágios de desenvolvimento e que serão lançados em canais laterais, chamados de vasos deferentes. Os vasos deferentes se alargam formando a vesícula seminal, que será responsável por armazenar o esperma. Após a protuberância da vesícula seminal, os dois dutos se unem, formando o duto ejaculatório que em sua porção final possui um pênis ventral chamado de edeago associado ao oitavo segmento. As glândulas acessórias, com função de expelir o fluido seminal, ficam alocadas na superfície superior do duto ejaculatório. Você viu na aula 4 de morfologia externa dos insetos que o corpo desses invertebrados é metamerizado, ou seja, é dividido em segmentos! São 9 os segmentos que dividem o corpo do inseto. A vagina, que faz parte do sistema reprodutor feminino, possui uma abertura no abdome que se situa entre o sétimo e o nono segmento. No sistema reprodutor masculino, o edeago (pênis) está associado ao oitavo segmento. Aparelho reprodutor masculino - Fonte: Desconhecido Macho - Fonte: Desconhecida Fêmea - Fonte: Desconhecida 23 O aparelho reprodutor feminino da Classe Insecta é composto por ovários, ovidutos e vagina. As fêmeas dos insetos possuem também uma estrutura chamada de espermateca, que é útil para armazenar os espermatozoides dos machos. Já o sistema reprodutor masculino é composto por um par de testículos que produzem e armazenam os espermatozoides. No sistema reprodutor masculino também se encontram as vesículas seminais, que armazenam o esperma, estão nas terminações dos vasos deferentes. O edeago é um tipo de pênis de insetos e está associado ao 8 segmento do corpo do macho. A sua função é de ejacular o líquido seminal com ajuda das glândulas acessórias que produzem fluidos que facilitam a ejaculação. Sobre o sistema reprodutor feminino, complete a frase com as palavras corretas. Nas fêmeas da classe Insecta existe a _____________, que possui a função de receber e armazenar os _________________ após a cópula. 2.3 - Cópula Durante a cópula, o edeago do macho é inserido no interior da vagina da fêmea. Em algumas espécies de libélulas, borboletas e moscas, os machos podem apresentar estruturas seguradoras que prendem o abdome da fêmea durante o ato da cópula. Na maioria das espécies, a transferência do esperma do órgão masculino ao feminino é realizada por meio de espermatóforos (“pacotes” de espermatozoides) que serão depositados no interior da vagina. Após a deposição, o esperma é liberado e acumulado na espermateca, onde será armazenado até ocorrer a postura dos ovos. A fertilização acontece quando os óvulos passam pelo oviduto no momento da deposição dos ovos. *respostas ao fim da apostila 24 Em cada cópula uma grande porção de espermatozoides é armazenado na espermateca, o que é suficiente para a fertilização de centenas ou milhares ovos, a depender da espécie. Isso permite que insetos de várias espécies cruzem apenas uma vez na vida e produzam ovos fertilizados durante toda a vida adulta da fêmea! Quando os ovos chegam ao oviduto, eles já possuem uma camada membranosa chamada de córion. Sendo assim, poder dizer que o córion é uma camada do ovo revestida de furos microscópicos chamados de micrópilas, que são aberturas pelas quais o esperma adentra. Após a fertilização, o ovo será depositado no ambiente. O local onde o ovo será depositado depende do habitat e da ecologia do inseto adulto. A porção anatômica da genitália externa para a postura dos ovos é chamada de ovipositor. Após a deposição no ambiente, os ovos se desenvolvem obedecendo às características próprias da espécie. Como você viu na aula 3 de Morfologia externa, o tipo de desenvolvimento pode ser direto (sem metamorfose), hemimetábolo (metamorfose incompleta) e holometábolos (metamorfose completa). Além disso, a transformação do inseto na fase imatura para a adulta é regulada por hormônios produzidos pelo sistema endócrino. Em algumas espécies de insetos, como mosquitos do gênero Aedes, o período de desenvolvimento do ovo pode ser interrompido, ou seja, o processo de embriogênese pode ser interrompido. É como se houvesse uma “pausa” no crescimento e desenvolvimento do ovo do inseto. Esse período é chamado de diapausa, sendo o momento em que o ovo de Ae. aegypti pode sobreviver a diversas alterações do ambiente, como por exemplo, as secas, e dar continuidade no seu desenvolvimento e permanecendo no ambiente. 25 Isso significa que o ovo sobrevive no ambiente sem haver a eclosão das larvas. Por exemplo, se há um ovo no ambiente, ele não vai se transformar em larva até o momento em que as condições estiverem favoráveis. Após as condições ambientais voltarem à estabilidade, o ovo volta ao seu desenvolvimento e a fase imatura eclode e mantém o ciclo natural de vida. 2.4 - Dimorfismo sexual Dimorfismo sexual se refere a todas as características físicas dos insetos que permitem diferenciar o macho da fêmea de uma mesma espécie. Lembra que estudamos as antenas? Mostramos que os machos de espécies de mosquitos do gênero Aedes possuem antenas plumosas enquanto as fêmeas desse tipo de mosquito possuem antenas pilosas. Esse é um exemplo de dimorfismo sexual. Em outras espécies de insetos podemos observar o dimorfismo sexual de outra forma. Em flebotomíneos observa-se a diferença de machos e fêmeas a partir da porção final do abdome, que é abaulado nas fêmeas enquanto nos machos é composto por uma série de estruturas que aparentemente forma com gancho. Você já reparou que na espécie humana, observamos características exclusivamente masculinas e outras femininas? Isso também ocorre na Classe Insecta e em determinadas espécies, onde apenas olhando conseguimos identificar os indivíduos de acordo com o sexo a que pertencem. Nosso foco é a distinção sexual dos mosquitos que podem ser vetores de diversos patógenos causadores de doenças de importância em saúde pública. 26 Em mosquitos machos, as antenas são consideradas do tipo plumoso e os palpos (estruturas do aparelho bucal) são alongados, em relação ao da fêmea. As fêmeas de mosquitos possuem antenas do tipo pilosas e os palpos tem um tamanho menor que a dos machos, o que auxilia no processo de hematofagia, realizado apenas por fêmeas (Observação: essa definição nãose aplica fêmeas de mosquitos do gênero Anopheles). Outra estrutura diferenciada nas fêmeas é a porção final do abdome, a qual é transformada em uma estrutura chamada ovipositor. Os machos possuem as terminações do sistema reprodutor, ou seja, o edeago no final do abdome. 2.5 - Oviposição Na grande maioria das espécies pertencentes à Classe Insecta, após a fecundação e desenvolvimento do ovo fertilizado ocorre a deposição no ambiente, processo que chamamos de oviposição. Dependendo das condições climáticas e ambientais, o ovo irá eclodir dando origem a larvas que se desenvolvem até a fase de pupa (estágio onde inicia-se o processo de metamorfose completa), que depois se transformará em adulto. É importante lembrar que os insetos da subfamília Triatominae possuem metamorfose incompleta, e não apresentam fase de pupa. Culex macho vs. fêmea - Fonte: E. A. Goeldi, 1905 (Domínio Público) 27 A oviposição no ambiente dependerá da ecologia do inseto, uma vez que chamamos de criadouros os locais onde os ovos são depositados. Os tipos de criadouros podem variar de acordo com as características ecológicas da espécie. Existem espécies que habitam criadouros formados pela própria natureza (criadouros naturais) e outras que habitam em algum objeto no ambiente (criadouros artificiais). Você consegue imaginar a quantidade de criadouros disponíveis no ambiente para o desenvolvimento dos mosquitos por exemplo? Faça um exercício mental e pense na quantidade de possíveis objetos que podem acumular água, originando criadouros para o desenvolvimento dos ovos desses animais. Nosso curso se preocupa com espécies vetoras de doenças de importância em Saúde Pública! As espécies de insetos que estudamos realizam a reprodução de forma sexuada, ou seja, por meio da cópula entre macho e fêmea. Existem outras espécies de insetos que realizam a reprodução de forma assexuada. Você conhece algum tipo de reprodução assexuada de insetos? Algumas espécies se reproduzem pelo processo que chamamos de partenogênese, que citamos anteriormente. Na partenogênese a fêmea gera ovos viáveis para a Oviposição – Fonte: (P. J. Gullan, 2017) 28 vida, mas que não foram fecundados, ou seja, não receberam o espermatozoide do macho. A partenogênese pode ser obrigatória ou facultativa. Na partenogênese facultativa, algumas espécies podem se reproduzir de maneira sexuada e assexuada. Já na partenogênese obrigatória, as espécies do grupo se reproduzem somente por maneira assexuada. Como exemplo de insetos que realizam partenogênese para a reprodução citamos o mosquito da espécie Heteropeza pygmaea. Há também o hermafroditismo, que ocorre quando o inseto produz gametas masculinos e femininos, realizando a autofecundação. Ou seja, o inseto se reproduz sem entrar em contato com qualquer outro e não há machos ou fêmeas na espécie. Como exemplo citamos insetos do gênero Icerya. Outro tipo de reprodução ocorre por poliembrionia, que é um tipo reprodução assexuada em que um único ovo se divide gerando vários embriões. Esse tipo de reprodução ocorre apenas em insetos parasitas, como é o caso das vespas da família Encyrtidae. Hymenoptera Encyrtidae - Eric Erbe e Chris Pooley, 2007 (Domínio Público) R. cardinalis atacando I. purchasi. - Fonte: Desconhecida 29 Vamos relembrar? Nessa aula, tivemos a oportunidade de entender quais os meios utilizados pelos insetos para realizar a respiração e promover a troca gasosa com o ambiente, processo fundamental para a obtenção de oxigênio e respiração das células. Vimos que os insetos utilizam um sistema ramificado formado por traqueias que levam o oxigênio e retiram o gás carbônico do corpo do animal a nível de tecido. A reprodução dos insetos pode ser sexuada ou assexuada. Na reprodução assexuada o gameta feminino se desenvolve dentro do corpo do inseto sem a necessidade de fecundação de algum gameta masculino. Na reprodução sexuada, após a cópula entre macho e fêmea, ocorre a fecundação do óvulo pelo espermatozoide gerando um ovo que será depositado no ambiente por um processo chamado de oviposição. O nosso curso tem um foco especial em insetos com reprodução sexuada. O ovo se desenvolverá e se transformará em uma larva e depois em pupa. Quando estiver na fase de pupa, o inseto começará a metamorfose que é a transformação final na qual o animal vira adulto. Na fase adulta conseguimos diferenciar o macho da fêmea por suas características físicas e é isso que chamamos de dimorfismo sexual. Ou seja, o macho possui formas diferentes da fêmea. 30 Parabéns! Você acaba de concluir o conteúdo da área de competência 1 deste curso! Isso significa que você agora já possui as competências e habilidades básicas esperadas de Entomologia Geral. Sigamos em frente! Pronto para o próximo desafio? 31 Ajude o conhecimento a chegar mais longe! Se você foi beneficiado(a) por este conteúdo, considere contribuir para que ele alcance mais pessoas. Fazendo uma doação para a ProEpi, você viabiliza o desenvolvimento e a tradução para outros idiomas de mais recursos educacionais como esse, ajudando colegas a se capacitarem e protegerem melhor a saúde da população. Mais de 3.000 pessoas já foram beneficiadas por nossos cursos a distância e outras centenas participaram de nossos treinamentos presenciais em áreas como Investigação de Surto, Comunicação de Risco e Gestão de Projetos de Vigilância em Saúde. Torne-se um membro da nossa rede: Faça uma doação: ou acesse proepi.org.br/doação 32 Referências Gullan, P.J.; Cranston, P.S. Insetos - Fundamentos da Entomologia (Locais do Kindle 4996). Roca. Edição do Kindle. Davis ML, Masten SJ. Princípios de Engenharia Ambiental. McGraw Hill Brasil; 2016. 876 p. Moyes, C.D; Schulte, P.M. Princípios de fisiologia animal. 2ªed. Porto Alegre: Artmed, 2010. RUPPERT, E. E; BARNES, R.D. Zoologia dos invertebrados. 6ª ed. Roca, 1996. 33 Créditos das imagens 1. Trocas gasosas nos insetos Fonte: Desconhecida Disponível em: 2. Espiráculos Fonte: Desconhecida Disponível em: 3. Colêmbolo Fonte: U. Burkhardt, 2006 (Licença CC3) Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Isotoma_Habitus.jpg 4. Sistema traqueal Fonte :Gullan, P.J.; Cranston, P.S. Insetos - Fundamentos da Entomologia (Locais do Kindle 4996). Roca. Edição do Kindle. 5. Sistema respiratório dos insetos Fonte: Eleanor Lutz, 2014 http://tabletopwhale.com/2014/10/24/3-different-ways-to-breathe.html 6. Insetos se reproduzindo Fonte: André Karwath, 2005 (Licença CC2.5) Disponível em: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Anthomyiidae_sp._1_(aka).jpg 7. Aedes albopictus copulando Fonte: James Gathany, 2003 (Domínio Público) Disponível em: https://en.wikipedia.org/wiki/File:CDC-Gathany-Aedes- albopictus-4409.jpg 8. Partenogênese em insetos Fonte: Desconhecida 34 9. Aparelho reprodutor feminino Fonte: Desconhecida 10. Aparelho reprodutor masculino Fonte: Desconhecida 11. Aparelho reprodutor macho vs. Fêmea Fonte: Desconhecida 12. Cópula de libélulas esquema vs imagem Fonte: x; Makamuki0 (Licença CC0) “1 - Fonte :Gullan, P.J.; Cranston, P.S. Insetos - Fundamentos da Entomologia. Roca. Edição do Kindle \ 2 - https://pixabay.com/en/dragonflies- copulation-1702430/” 13. Culex macho vs. fêmea Fonte: E. A. Goeldi, 1905 (Domínio Público) Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Culex_quinquefasciatus_E- A-Goeldi_1905.jpg 14. Oviposição Fonte :Gullan, P.J.; Cranston, P.S. Insetos - Fundamentos da Entomologia. Roca. Edição do Kindle. 15. Hymenoptera Encyrtidae Eric Erbe e Chris Pooley, 2007 (Domínio Público) Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:K9933-1.jpg 16. R. cardinalis atacando I. purchasi. Fonte: Desconhecida Disponívelem: https://www.stpaulsgarwood.com/cottony-cushion-scale- insecticide.html 35 Respostas dos exercícios (em ordem de aparição) 1. Arraste a palavra indicando o lugar correto na frase. trocas gasosas, respiração 2. Com base no que estudou até agora, marque a alternativa correta. A reprodução dos insetos podem ser: sexuada ou assexuada 3. Sobre o sistema reprodutor feminino, complete a frase com as palavras corretas. espermateca, espermatozoides Aula 7 - Respiração e reprodução 1 - Sistema Traqueal e trocas gasosas 1.1 - Difusão e ventilação 2 - Reprodução 2.1 - Aparelho reprodutor feminino 2.2 - Aparelho reprodutor masculino 2.3 - Cópula 2.4 - Dimorfismo sexual 2.5 - Oviposição Vamos relembrar?
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