termorregulação – aula 2
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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
