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Curso: Biologia AP > Unidade 6
Lição 2: Fluxo de energia através dos ecossistemas- Taxa metabólica
- Endotérmicos e ectotérmicos
- Estratégias de controle de temperatura
- Estratégias de história de vida e fecundidade
- Estratégias de história de vida
- Fluxo de energia e matéria através dos ecossistemas
- Cadeias alimentares e teias alimentares
- O impacto de mudanças nas pirâmides tróficas
- Fluxo de energia através dos ecossistemas
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Estratégias de controle de temperatura
Google Sala de AulaComo o comportamento, a anatomia e a fisiologia ajudam os animais no controle da temperatura corporal.
Principais pontos
- Muitos animais regulam sua temperatura corporal através do comportamento, como buscar sol ou sombra ou aconchegando-se para receber calor.
- Animais endotérmicos podem alterar a produção de calor metabólico para manter a temperatura corporal usando tanto a termogênese com tremor, quanto a sem tremor.
- A vasoconstrição— contração— e a vasodilatação—expansão—dos vasos sanguíneos da pele podem alterar a troca de calor de um organismo com o ambiente.
- Uma troca de calor contracorrente é uma disposição dos vasos sanguíneos no qual o calor flui do sangue mais aquecido para o mais resfriado, geralmente reduzindo a perda de calor.
- Alguns animais usam isolamento corporal e mecanismos evaporativos, como o suor e o arquejo, na regulação da temperatura corporal.
Introdução
Por que os lagartos tomam banho de sol? Por que as lebres tem orelhas enormes? Por que os cães ficam ofegantes quando estão muito quentes? Os animais tem maneiras diferentes de regular a temperatura do corpo! Essas estratégias termorreguladoras permitem que eles vivam em ambientes diferentes, incluindo alguns bastante extremos.
Os ursos polares e os pinguins, por exemplo, mantêm a alta temperatura corporal em suas geladas casas nos polos, enquanto os ratos do deserto, as iguanas e as cascavéis sobrevivem no Vale da Morte, onde as temperaturas no verão são acima de
Vamos estudar mais de perto algumas estratégias comportamentais, processos fisiológicos e características anatômicas que ajudam os animais a regular a temperatura corporal.
Mecanismos da termorregulação
Os animais podem ser divididos em endotérmicos e ectotérmicos com base na regulação de sua temperatura.
- Animais endotérmicos, como aves e mamíferos, usam o calor metabólico para manter a temperatura corporal estável, que é frequentemente diferente da temperatura ambiente.
- Animais ectotérmicos, como lagartos e cobras, não usam o calor metabólico para manter a temperatura corporal, mas se mantém na temperatura ambiente.
Ambos animais endotérmicos e ectotérmicos possuem adaptações — características que surgiram pela seleção natural — que ajudam a manter uma temperatura corporal saudável. Essas adaptações podem ser comportamentais, anatômicas ou fisiológicas. Algumas aumentam a produção de calor quando está frio — no caso dos endotérmicos. Outros, tanto endotérmicos quanto ectotérmicos, aumentam ou diminuem a troca de calor com o ambiente.
Neste artigo vamos estudar três grandes categorias de mecanismos termorreguladores:
- Alterações comportamentais
- Aumento da produção metabólica de calor
- Controle da troca de calor com o ambiente
Estratégias comportamentais
Como você regula sua temperatura corporal usando seu comportamento? Em um dia quente, você pode nadar, beber água gelada ou sentar-se à sombra. Em um dia frio, você coloca um casaco, senta-se em um canto mais quente ou come uma tigela de sopa quentinha.
Animais não humanos têm tipos semelhantes de comportamentos. Por exemplo, os elefantes borrifam água em si mesmos para se refrescarem em um dia quente e muitos animais procuram por sombras quando sua temperatura está elevada. Por outro lado, lagartos geralmente se esticam em rochas quentes para se aquecerem, e os pinguins ficam juntinhos para reter calor.
Alguns animais ectotérmicos são tão bons em usar estratégias comportamentais para regular a temperatura, que eles conseguem mantê-la numa faixa estável, mesmo sem o calor produzido pelo metabolismo.
Aumentando a produção de calor - termogênese
Os endotérmicos tem vários meios de aumentar a produção de calor metabólico, ou termogênese, em resposta ao ambiente frio.
Uma maneira de produzir calor metabólico é através da contração muscular — por exemplo, você treme incontrolavelmente quando está com muito frio. Tanto os movimentos deliberados — como esfregar as mãos ou dar uma caminhada — quanto o tremor, aumentam a atividade muscular e aceleram a produção de calor.
A termogênese sem tremor fornece outro mecanismo para a produção de calor. Esse mecanismo depende de tecido adiposo especializado, conhecido como gordura marrom, ou tecido adiposo marrom. Alguns mamíferos, especialmente os hibernadores e os filhotes têm muita gordura marrom. A gordura marrom contém muitas mitocôndrias com proteínas especiais que as deixam liberar energia de moléculas combustíveis, diretamente como calor, ao invés de canalizá-la para a formação do transportador de energia ATP.
Para saber mais como a energia é liberada em forma de calor nas células adiposas marrons, verifique a seção sobre proteínas de desacoplamento no artigo de oxidação fosforilativa.
Controlando perda e ganho de calor
Os animais também possuem estruturas corporais e respostas fisiológicas que controlam o quanto de calor eles irão trocar com o ambiente:
- Mecanismos do sistema circulatório, como alterar o padrão do fluxo sanguíneo
- Isolamento, como pelos, gordura ou penas
- Mecanismos de evaporação, como ofegar e suar
Mecanismos circulatórios
A superfície corporal é o principal local de troca de calor com o meio ambiente. Controlar o fluxo de sangue da pele é uma forma importante de controlar a taxa de perda - ou de ganho - de calor para os arredores.
Vasoconstrição e vasodilatação
Em animais endotérmicos, o sangue quente do centro do corpo geralmente perde calor para o ambiente quando flui próximo à pele. A diminuição do diâmetro dos vasos sanguíneos que suprem a pele, um processo chamado de vasoconstrição, reduz o fluxo sanguíneo e ajuda a reter calor.
Por outro lado, quando um animal endotérmico precisa perder calor — por exemplo, depois de correr intensamente para fugir de um predador — esses vasos sanguíneos expandem, ou dilatam. Esse processo é chamado de vasodilatação. A vasodilatação aumenta o fluxo sanguíneo para a pele e ajuda o animal a perder parte do calor excedente do corpo para o ambiente.
Mamíferos peludos geralmente possuem uma rede de vasos sanguíneos especial para a troca de calor localizado em áreas sem pelos. Por exemplo, lebres tem orelhas bastante longas com muitos vasos sanguíneos que permite perder calor rapidamente. Essa adaptação ajuda-os a sobreviver no deserto quente.
Alguns ectotérmicos também regulam o fluxo sanguíneo para a pele como uma maneira de conservar calor. Por exemplo, iguanas reduzem o fluxo sanguíneo para a pele quando nadam em águas geladas para ajudar a manter o calor que absorveram quando estiveram na terra.
Troca de calor contracorrente
Muitas aves e mamíferos apresentam trocas de calor contracorrente, que são adaptações do sistema circulatório que permitem que o calor seja transferido dos vasos sanguíneos contendo sangue mais quente para aqueles contendo sangue mais frio. Para entender como isso funciona, vamos ver um exemplo.
Na perna de uma ave pernalta, a artéria que percorre a perna carrega sangue aquecido do corpo. A artéria é posicionada bem ao lado de uma veia que carrega sangue frio que vem do pé. O sangue quente descendente passa muito do seu calor para o sangue frio ascendente, por condução. Isso significa que menos calor será perdido no pé devido à redução na diferença de temperatura entre o sangue mais frio e os seus arredores e que o sangue que retorna à área central do corpo esteja relativamente aquecido, prevenindo o centro do corpo de esfriar
Isolamento
Outra maneira de minimizar a perda de calor para o ambiente é através do isolamento. As aves usam penas e a maioria dos mamíferos usam cabelos ou pelos, para manter uma camada de ar perto da pele e reduzir e transferência de calor para o meio ambiente. Mamíferos marinhos como as baleias usam a banha, uma grossa camada de gordura, como uma forma eficiente de isolamento.
Em climas frios, as aves "afofam" suas penas e os mamíferos seus pelos, para aumentar a camada de isolamento. O mesmo acontece com as pessoas — arrepios — que não são tão eficientes devido ao pouco pelo que temos. Por isso, a maioria de nós coloca uma blusa!
Mecanismos evaporativos
Animais terrestres geralmente perdem água pela pele, boca e nariz pela evaporação para o ar. A evaporação remove calor e atua como mecanismo de resfriação.
Por exemplo, muitos mamíferos podem ativar mecanismos como suor, ou ficar ofegante, para aumentar o resfriamento do corpo pela evaporação em resposta à altas temperaturas corpóreas.
- Durante a transpiração, as glândulas da pele secretam água contendo vários íons - os "eletrólitos", que reabastecemos com bebidas esportivas. Apenas os mamíferos suam.
- Quando ofegante, um animal respira rapida e superficialmente com a boca aberta para aumentar a evaporação das superfícies da boca. Ambos os mamíferos e as aves ofegam, ou pelo menos usam estratégias de respiração semelhantes para esfriar
Em algumas espécies, como os cachorros, o resfriamento evaporativo através do ofegar, combinado com a troca de calor contracorrente, auxiliam a evitar o superaquecimento do cérebro!
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