termorregulação – aula 2

TEMPERATURA E
TERMORREGULAÇÃO
TERMORREGULAÇÃO ECTOTÉRMICA
TERMORREGULAÇÃO ECTOTÉRMICA
• Controle comportamental
1. Mudança na orientação do corpo em
relação ao sol;
2. Alterações do contorno do corpo;
3. Mudança na coloração (componente
fisiológico)
• Controle fisiológico
Alterações na circulação periférica
Controle comportamental
Mudança na orientação do
corpo em relação ao sol
+
Alterações do contorno do
corpo
Posturas de termorregulação do lagarto
chifrudo Phrynosoma cornutum:
(a) Orientação positiva: costelas abertas
deixam o corpo quase circular e o eixo
mais longo do corpo fica perpendicular
aos raios solares;
(b) Orientação negativa: costelas
comprimidas tornam o corpo mais
estreito e o eixo mais longo do corpo fica
paralelo aos raios solares;
(c) Não orientado: costelas relaxadas e o
sol sobre a cabeça.
Mudança na coloração (componente fisiológico)
Mudanças na cor do corpo aumentam em até
75% a absorção de energia radiante.
CORES ESCURAS = responsáveis pelo aumento
na absorção das ondas curtas
Alguns animais têm a capacidade de clarear o
corpo depois de já estarem aquecidos.
Alguns lagartos absorvem 73% da
radiação quando escuro e 58% quando
suas cores estão mais claras.
Ajustes na
circulação
periférica
Iguana marinha
Amblyrhynchus cristatus
Galápagos - Equador
Condutância
baixa
Condutância
elevada
Tempo de aquecimento
X
Tempo de resfriamento
Iguana marinho dos galápagos:
• quando um animal frio é imerso em água, que
está 20oC acima de sua TC, o aquecimento é 2
X + rápido do que o resfriamento;
• no ar ambas as taxas são superiores, mas o
aquecimento se mantém 2X + rápido que o
resfriamento.
Alguns peixes (ex: atum) possuem
especializações para gerar e reter calor,
o suficiente para aumentar a
temperatura corporal 10oC ou mais
acima da temperatura da água.
TROCADOR DE CALOR: entre
o sangue arterial e venoso –
Rete mirabile
ECTOTERMOS NO FRIO
TELEOSTEI – Sub-ordem: Notothenioidei
(8 famílias, 43 gêneros e 122 sp)
Peixes antárticos ESTENOTÉRMICOS, que vivem nas
águas frias e termicamente estáveis da costa Antártica,
onde a temperatura da água varia de +0,3 °C a -1,86 °C
Família Channichthyidae: não possuem hemoglobina e mioglobina
• alta solubilidade do O2 em baixas temperaturas
• natação lenta e baixa TM
Pagetopsis macropterus
Família Channichthyidae
Icefish
Chaenocephalus aceratus
Trematomus bernacchii
Pagothenia borchgrevinki
Sub-ordem:
Notothenioidei
CONGELAMENTO
danifica as células
desorganiza a estrutura terciária das
proteínas e a permeabilidade das
membranas é alterada drasticamente
A concentração de solutos no sangue dos teleósteos marinhos corresponde à
menos da metade da água do mar – enquanto a água do mar congela a −1,9° C, o
sangue do peixe deve congelar entre −1 a −0,6° C.
Notothenioides apresentam várias adaptações fisiológicas para viver em baixas
temperaturas:
1) Glicoproteínas anticongelantes que evitam o congelamento dos tecidos nas
águas com temperaturas abaixo de zero (DeVries, 1988)
2) Moléculas de tubulina que se polimerizam em microtúbulos em baixas
temperaturas (Detrich, 1991)
3) Enzimas com alta eficiência catalítica que suplanta os efeitos das baixas
temperaturas na taxa metabólica,
SUPER ESFRIAMENTO
Os efeitos de “sementes” de cristais de gelo na
água contendo um peixe superesfriado
(Boreogadus saida).
(a)O peixe pode permanecer indefinidamente
na água a −1,5° C, porque seu sangue
está superesfriado;
(b) mas, se um pedaço de água congelada a
−1,9° C for colocada próxima ao peixe, o
estado de superesfriamento é destruido, e
o peixe congela e morre;
(c) A morte ocorre em alguns minutos, embora
a água do mar permaneça líquida a
−1.5° C.
(d)Processo semelhante ocorre se o peixe
entrar em contato com outro peixe morto,
que contenha cristais de gelo.
Para sobreviver superesfriado o peixe
deve permanecer no fundo
ANTI-CONGELANTES ou
CRIOPROTETORES
Anti-congelantes usualmente são
glicoproteínas ou peptídeos de peso
molecular de 2400–36000 que se ligam
aos cristais de gelo e impedem que eles
cresçam.
Pelo menos 8 moléculas crioprotetoras já foram identificadas e quase todos
os peixes antárticos possui algum tipo de anticongelante.
Peixes da espécie Pagothenia borchgrevinki são protegidos por glicoproteínas e
peptídeos que abaixam o ponto de congelamento de seu sangue, abaixo do ponto
de congelamento da água do mar. Estes compostos são sintetizados no fígado,
secretados para o sangue e distribuídos para o corpo, onde vão evitar o
congelamento pela inibição do crescimento de cristais de gelo. Estes peixes
possuem gelo nos seus tecidos externos (tegumento, brânquias) enquanto os
tecidos internos estão livres de gelo.
Agentes crioprotetores
também ocorrem em
artrópodes terrestres
O cinipídeo (vespinhas) Eurosta
solidagini possui normalmente
alta concentração de glicerol e,
quando os insetos são expostos
à temperaturas baixas, o sorbitol
é sintetizado às custas do
glicogênio armazenado, em
adição à ação protetota do
glicerol.
A rã (Rana sylvatica) pode sobreviver no inverno graças à capacidade de tornar-se
congelada e sólida. O animal não é danificado durante o processo e é reanimado
com o aumento da temperatura
O processo de descongelamento é ainda um mistério, os cientistas precisam
identificar o “gatilho” que reinicia o batimento cardíaco da rã.
Imagens de ressonância magnética de uma rã durante o processo de congelamento
A região escura
corresponde ao
local onde os
cristais de gelo são
formados.
O congelamento
progride em
direção aos órgãos
vitais.
O fígado (em forma de
V) é o último a
congelar. O fígado
produz a glicose, que
diminui o ponto de
congelamento e
protege as células.
Estudos recentes revelaram que pelo menos
5 espécies de rãs da América do Norte
sobrevivem ao congelamento de seus
líquidos corporais a -8oC no inverno: Hyla
chrysoscelis, Hyla versicolor, Pseudacris
crucifer, Pseudacris tliserjata e Rana
sylvatica.
Esta adaptação permite que essas espécies
“hibernem” abaixo da superfície do solo da
floresta onde a exposição à temperaturas
abaixo de zero é inevitável.
Depressão metabólica: estratégia adaptativa chave
para sobrevivência em ambientes extremos
Hyla versicolor
• Níveis elevados de glicose: deprimem a biossíntese de uréia no fígado
• Rãs congeladas: apresentam mecanismos para gerar ATP a partir da
fermentação do glicogênio ou glicose, e são tolerantes a períodos com pouca
energia.
ECTOTERMOS NO CALOR
Chiromantis xerampelina: abandona sua coloração escura e protetora (esquerda)
e adota uma cor mais clara para refletir os raios de sol (direita).
MUDANÇA DE COR:
MSH – hormônio estimulador dos
melanóforos – produzido pela hipófise
MSH dispersão de melanina
Animal escurece
OUTRAS ESTRATÉGIAS
ADAPTATIVAS:
Armazenamento de água na bexiga
urinária
Uricotelismo
Reprodução
Anfíbios anuros no deserto
Scaphiopus conchi - EUA
Hyla cadaverina - EUA
Armazena H2O na bexiga
urinária (até 25% MC)
Animal se enterra (até 2 anos)
Alimentam-se de térmitas
Lepidobatrachus laevis (Am Sul) – animal se enterra e constrói um
“casulo” para se proteger da perda de água