temperatura e termorregulaÇÃo · comprimidas tornam o corpo mais ... enzimas com alta eficiência...

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;2. Alterações do contorno do corpo;

3. Mudança na coloração (componente

fisiológico)

• Controle fisiológico

Alterações na circulação periférica

Controle comportamental

Alterações do contorno do corpo

Mudança na orientação do corpo em relação ao sol

+

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 aumentona 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.

Iguana marinha

Amblyrhynchus cristatus

Galápagos - Equador

Ajustes na

circulação

periférica

Galápagos - Equador

Condutânciabaixa

Condutânciaelevada

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

TELEOSTEI – Sub-ordem: Notothenioidei (8 famílias, 43 gêneros e 122 sp)

ECTOTERMOS NO FRIO

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 ChannichthyidaeIcefish

Chaenocephalus aceratus

Trematomus bernacchiiPagothenia borchgrevinki

Sub-ordem: Notothenioidei

CONGELAMENTOdanifica 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,

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

SUPER ESFRIAMENTO

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 usualmente são glicoproteínas ou peptídeos de peso

molecular de 2400–36000 que se ligam aos cristais de gelo e impedem que eles

cresçam.

ANTI-CONGELANTES ou CRIOPROTETORES

Pelo menos 8 moléculas crioprotetoras já foram identificadas e quase todos os peixes antárticos possui algum tipo de anticongelante.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 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

OUTRAS ESTRATÉGIAS ADAPTATIVAS:

Armazenamento de água na bexiga urinária

Uricotelismo

Reprodução

MSH � dispersão de melanina

�

Animal escurece

Anfíbios anuros no deserto

Hyla cadaverina - EUA

Scaphiopus conchi - 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