CONTROLE DA TEMPERATURA CORPORAL

CONTROLE DA TEMPERATURA CORPORAL Figura 1 Termômetros Fonte: Viktorija Reuta/Shutterstock.com CONTEÚDOS Endotermia e ectotermia Formas de troca de calor com o ambiente Vantagens e desvantagens da endotermia e ectotermia Mecanismos de controle da temperatura corporal 1

AMPLIANDO SEUS CONHECIMENTOS Cada espécie animal apresenta uma faixa de temperatura ótima, que é a temperatura interna dentro de uma faixa tolerável, a ideal para que a maioria dos processos fisiológicos e bioquímicos não sejam prejudicados. Os mecanismos de termorregulação, consistem em processos fisiológicos que auxiliam na manutenção dessa temperatura, dando condições para as células funcionarem de maneira eficiente, mesmo quando a temperatura externa oscilar. O metabolismo interno e o ambiente externo proporcionam as fontes de calor para a termorregulação. Aves e mamíferos são principalmente endotérmicos, isto é, são aquecidos pelo calor gerado do metabolismo. Por outro lado, anfíbios, lagartos, cobras, tartarugas, muitos peixes e a maioria dos invertebrados são principalmente ectotérmicos, ou seja, ganham a maior parte do seu calor de fontes externas. Animal Endotérmico Animal Ectotérmico Obtém calor do metabolismo do próprio corpo. Temperatura corporal constante (37 C) Obtém calor do meio ambiente. Temperatura corporal varia conforme o ambiente Figura 2 Tipos de controle de temperatura corporal Fonte: Fundação Bradesco 2

Formas de troca de calor com o ambiente A termorregulação depende da habilidade do animal em controlar a troca de calor com o ambiente. Qualquer ser vivo ou objeto, troca calor por meio de quatro processos físicos principais: condução, convecção, radiação e evaporação. Radiação: é uma forma de transferência de calor que ocorre por meio de ondas eletromagnéticas. Não é necessário que haja contato entre os corpos para haver transferência de calor. Um exemplo desse processo é o que acontece com a Terra, que mesmo sem estar em contato com o Sol, é aquecida por ele. Evaporação: uma das estratégias do corpo para reduzir a temperatura, é a produção de suor. Em contato com o ambiente, o suor em forma de gotículas evapora, transformando-se em moléculas de água na forma de gás. Em lagartos, a evaporação de água de superfícies corporais úmidas expostas ao ambiente tem forte efeito de resfriamento. Figura 3 Formas de troca de calor Fonte: UOL A transferência de calor também ocorre por convecção. Nesse processo, a transferência de calor se dá pelo movimento do ar sobre uma superfície, tal como uma brisa que contribui para a redução de calor da pele (Figura 4). Quando em contato com uma superfície, o animal também faz troca de calor, essa é a transferência direta de movimento térmico, denominada de condução. Nesse 3

processo, a energia térmica se propaga entre as moléculas dos objetos/corpos em contato direto um com o outro. Um lagarto sentado sobre uma rocha quente, é um exemplo de transferência de energia por condução (Figura 5). Figura 4 Brisa reduzindo a temperatura corporal Fonte: Wikihow Figura 5 Lagarto em rocha Fonte: Smspsy/Shutterstock.com Vantagens e desvantagens da endotermia e ectotermia Nossos ancestrais realizaram uma série de adaptações às mudanças ambientais, uma delas está relacionada ao controle da temperatura corporal. Ao longo de sua evolução, mamíferos e aves adotaram a endotermia como uma de suas estratégias de sobrevivência. Essa característica trouxe uma grande vantagem adaptativa em relação às espécies ectodérmicas, isto é, de sangue frio. Entre as vantagens da endotermia em relação à ectotermia, pode-se citar: A capacidade de responder com maior rapidez a estímulos externos, seja para capturar uma presa ou fugir de predadores. Isso porque a temperatura acelera as reações bioquímicas, como por exemplo, a síntese do hormônio adrenalina, que atua acelerando os batimentos cardíacos. Capacidade de adaptar-se a uma ampla variedade de ambientes. As espécies endotérmicas, como mamíferos e aves são encontradas em todos os cantos do planeta. Contudo, apesar das vantagens, os animais endotérmicos apresentam a taxa metabólica muito mais alta em relação aos ectotérmicos, isso porque a manutenção da temperatura corporal constante é muito dispendiosa para o organismo, por isso, necessitam consumir alimentos energéticos para suprir as necessidades metabólicas, o que pode ser considerado uma desvantagem, se o alimento estiver limitado. 4

Se o homem tivesse seguido o caminho evolutivo dos animais ectotérmicos, além de perder sua grande mobilidade, também apresentaria uma série de mudanças anatômicas e fisiológicas. Mecanismos de controle da temperatura corporal Na natureza, os animais desenvolveram diversos mecanismos que atuam no controle da temperatura corporal. Nos tópicos a seguir, vamos conhecer alguns desses mecanismos responsáveis pela manutenção desse equilíbrio interno. Produção de Tremores: Consiste em uma contração muscular involuntária, de certa forma rítmica, produzida em uma região ou várias regiões do corpo. Movimentos involuntários são completamente o oposto de movimentos voluntários, são realizados de forma automática, sem o nosso controle. A redução da temperatura leva a um aumento do tônus muscular e posteriormente, se mantido, ocorrem contrações repetidas (tremores). A contração rápida e involuntária da musculatura esquelética pode resultar em aumento de 4 vezes da produção de calor. Piloereção: Quando estamos com frio, é comum que o corpo mande um comando para os pelos do corpo se eriçarem. Quando o pelo se levanta, uma camada de ar morno se mantém próxima a pele, contribuindo para isolar o corpo do frio e manter a temperatura do corpo. Esse mecanismo funciona melhor em animais que possuam uma camada completa de pelos. Vestígios desse mecanismo para aumentar a temperatura corporal estão presentes em humanos (arrepio), mas a eficiência desse sistema é limitada, devido aos pelos corporais estarem muito esparsos. Mudanças na circulação sanguínea: A pele apresenta inúmeras terminações nervosas que detectam a queda na temperatura do ambiente, mediante essa percepção, ocorre uma mudança nos capilares sanguíneos periféricos da pele. A vasoconstrição, ou seja, a diminuição do calibre do vaso, é uma das respostas iniciais do corpo para manter a temperatura interna e diminuir a perda de calor (Figura 5

6). Quando a temperatura do ambiente é alta, ocorre a situação inversa: os vasos se dilatam para promover a perda de calor (Figura 7). Observe as ilustrações a seguir. Figura 6 Vasoconstrição capilar Fonte: Wikimedia Figura 7 Vasodilatação capilar Fonte: Wikimedia 6

SAIBA MAIS! Número de infartos aumenta 30% no inverno; especialistas dão dicas de prevenção O número de infartos no inverno aumenta quase 30% em relação às outras épocas do ano. Os dados são de uma pesquisa publicada pelo British Medical Journal, periódico científico inglês. O estudo concluiu que o aumento do risco de infarto em ambientes com temperaturas mais baixas podem ser um indicador de aumentos na mortalidade relacionados ao frio. A relação entre o frio e a incidência de infarto no período do inverno e se apoia em três hipóteses: No inverno, aumentam os casos de inflamação nos vasos, gripes e doenças respiratórias. Esse processo inflamatório agrava a ateroesclerose, formação de placas de gordura na parede dos vasos. Isso diminui o diâmetro do vaso, o que coloca em risco as artérias. A segunda hipótese se baseia na vasoconstrição (que é a contração dos vasos sanguíneos) para manter o equilíbrio térmico do corpo. Uma terceira hipótese é que, com o frio, o sangue pode ficar mais viscoso, mais denso. Por isso, é necessário ingerir mais líquido, até mais que durante o verão. Para um adulto saudável, uma quantidade razoável indicada é manter a ingestão de dois litros por dia, disse Lachtermacher. Disponível em: <http://noticias.uol.com.br/saude/ultimas-noticias/redacao/2012/06/26/casos-deinfartos-aumentam-em-30-no-inverno.htm> Acesso em: 02 ago. 2016. 09h01min. Produção de Suor Evaporação: A transpiração do suor é um dos principais mecanismos para a perda de temperatura corporal. A intensidade da sudorese, isto é, da produção de suor, é controlada pela estimulação nervosa. Por sua vez, o suor (às vezes também chamado de transpiração) é a perda de fluido líquido, constituído principalmente de cloreto de sódio e ureia em solução, que é secretado pelas glândulas sudoríparas na pele de mamíferos. Quanto maior a taxa de evaporação do suor, mais o corpo é resfriado. Dois fatores determinam a taxa de evaporação do suor: a umidade relativa do ar e a ventilação. 7

Isolamento térmico Uma das principais adaptações de mamíferos e aves é o isolamento térmico que reduz o fluxo de calor do animal para o ambiente. As principais fontes de isolamento térmico incluem, penas, pelagem e a camada de tecido de gordura abaixo da pele (tecido adiposo). A maioria dos animais que dependem do isolamento térmico para reduzir a troca de calor com o meio, ajustam essa camada isolante para aumentar a eficiência da termorregulação. Mamíferos terrestres e as aves reagem ao frio levantando pelos e penas para que uma camada de ar quente se acomode junto a pele, o que aumenta ainda mais a capacidade de isolamento térmico. Para repelir a água que reduziria a temperatura do corpo, esses animais costumam secretar substâncias oleosas para passar nas penas e pelos (Figura 8). Figura 8 Pinguins passando uma substância oleosa nas penas Fonte: Wikipédia O isolamento térmico gera um papel particularmente importante nas espécies que habitam o ambiente aquático. Geralmente, esses animais passam grande parte do ano nadando em mares polares, sob temperaturas bem mais frias que a do corpo. Desta forma, os mecanismos de controle da temperatura precisam ser eficientes, visto que a 8

transferência de calor do animal para a água é 50 à 100 vezes mais rápido do que para o ar. Especialmente para os animais que vivem nesses ambientes, esse isolamento de gordura abaixo da pele é tão eficaz que esses animais mantém a temperatura corporal entre 36-38 C, sem que para isso tenha que ingerir quantidades muito grandes de alimentos energéticos. Figura 9 Baleia Fonte: Wikipédia Respostas comportamentais Os endotérmicos e ectotérmicos controlam a temperatura corporal por meio de respostas comportamentais. Muitos ectotérmicos mantém a temperatura corporal quase que constante por meio de comportamentos relativamente simples. Adaptações comportamentais mais extremas em alguns animais, incluem a hibernação ou migração para climas mais adequados. Geralmente poucos ectotérmicos são ativos em temperaturas abaixo de zero, comuns em grande parte da superfície terrestre, porém muitos endotérmicos funcionam muito bem nessas condições. Por outro lado, quando o meio é muito quente, os anfíbios procuram lugares com sombra ou outros microambientes mais frios. Muitos répteis mantêm a temperatura corporal constante ao longo do dia, se revezando entre lugares quentes e frios (Figura 10). 9

Figura 10 Réptil se abrigando do calor excessivo Fonte: Sala Bioquímica As abelhas são insetos sociais que usam um mecanismo termorregulador que depende do comportamento social. Em clima frio, aumentam a produção de calor e se agrupam a fim de retê-lo. Elas mantêm uma temperatura constante ao mudar a densidade do agrupamento. ATIVIDADES 1. (ENEM) Para que todos os órgãos do corpo humano funcionem em boas condições, é necessário que a temperatura do corpo fique sempre entre 36 ºC e 37 ºC. Para manterse dentro dessa faixa, em dias de muito calor ou durante intensos exercícios físicos, uma série de mecanismos fisiológicos é acionada. Pode-se citar como o principal responsável pela manutenção da temperatura corporal humana o sistema a) digestório, pois produz enzimas que atuam na quebra de alimentos calóricos. b) imunológico, pois suas células agem no sangue, diminuindo a condução do calor. c) nervoso, pois promove a sudorese, que permite perda de calor por meio da evaporação da água. d) reprodutor, pois secreta hormônios que alteram a temperatura, principalmente durante a menopausa. e) endócrino, pois fabrica anticorpos que, por sua vez, atuam na variação do diâmetro dos vasos periféricos. 10

2. (ENEM) A pele humana é sensível à radiação solar, e essa sensibilidade depende das características da pele. Os filtros solares são produtos que podem ser aplicados sobre a pele para protegê-la da radiação solar. A eficácia dos filtros solares é definida pelo fator de proteção solar (FPS), que indica quantas vezes o tempo de exposição ao sol pode ser aumentado, sem o risco de vermelhidão, com o uso do protetor solar. A tabela seguinte reúne informações encontradas em rótulos de filtros solares. As informações anteriores permitem afirmar que a) as pessoas de pele muito sensível, ao usarem filtro solar, estarão isentas do risco de queimaduras. b) o uso de filtro solar é recomendado para todos os tipos de pele exposta à radiação solar. c) as pessoas de pele sensível devem expor-se 6 minutos ao sol antes de aplicarem o filtro solar. d) pessoas de pele amarela, usando ou não filtro solar, devem expor-se ao sol por menos tempo que pessoas de pele morena. e) o período recomendado para que pessoas de pele negra se exponham ao sol é de 2 a 6 horas diárias. 11

3. (UFTM) Um homem, após uma longa viagem aérea, deixa o avião onde a temperatura a bordo era 20 ºC. Essa temperatura foi mantida no saguão de desembarque. Porém, ao sair do aeroporto, a temperatura ambiente era de 37 ºC e o seu corpo, em resposta a essa mudança térmica, começou a apresentar uma série de alterações fisiológicas, como a) dilatação dos vasos sanguíneos periféricos, aumento da sudorese e abaixamento dos pelos. b) constrição dos vasos sanguíneos periféricos, intensificação da ofegação e abaixamento dos pelos. c) aumento do metabolismo, elevação dos pelos e constrição dos vasos sanguíneos periféricos. d) redução do metabolismo, aumento da sudorese e constrição dos vasos sanguíneos periféricos. e) redução dos batimentos cardíacos, redução da sudorese e dilatação dos vasos sanguíneos periféricos. 4. (UFJF) Algumas características dos organismos das aves e dos mamíferos que conferem a capacidade de controle da temperatura corporal são: a) pulmão alveolar em ambos os grupos, penas nas aves e diafragma muscular nos mamíferos. b) completa oxigenação dos tecidos nos dois grupos, ossos pneumáticos nas aves e pelos nos mamíferos. c) camada de gordura subcutânea em ambos os grupos, glândula uropigiana nas aves e glândulas mamárias nos mamíferos. d) alta taxa metabólica em ambos os grupos, controle do eriçamento das penas nas aves e glândulas sudoríparas nos mamíferos. e) vasos sanguíneos periféricos em ambos os grupos, excreção de ácido úrico nas aves e dieta altamente calórica nos mamíferos. 12

5. Nas aves aparece uma característica, que também é presente em mamíferos, chamada de endotermia ou homeotermia. Essa característica está relacionada com: a) a capacidade de manter a temperatura do corpo constante através do calor do ambiente. b) a necessidade de se manter em locais quentes para se aquecer. c) a necessidade de se manter em ambientes frios para refrescar o corpo. d) a capacidade de manter a temperatura do corpo constante através do seu metabolismo. INDICAÇÕES No Portal EJ@, você poderá acessar no Mapa Curricular, o conteúdo curricular Adaptação dos Seres Vivos Respiração e Temperatura e consultar as indicações: Texto - Anfíbios - Primeiros vertebrados a habitar o ambiente terrestre Texto - Aves - Adaptações Vídeo - Adaptação dos seres vivos Na internet, acesse também os seguintes vídeos. Vídeo: Corpo Humano: Testando os Limites - Efeitos do calor. Vídeo apresenta as estratégias fisiológicas para a refrigeração do corpo: o acionamento das glândulas sudoríparas, principal mecanismo de resfriamento corporal e estratégias para evitar a perda excessiva de água. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=3spyh68- fkc. Acesso em: 02 ago. 2016. 09h05min. Vídeo: Título: Tempo e Saúde - O Corpo no Inverno. Vídeo apresenta as estratégias em termorregulação do corpo humano em condições ambientais de baixa temperatura. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=pbqyim2gnyc>. Acesso em: 02 ago. 2016. 09h08min. 13

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS REUTA, Viktorija In: SHUTTERSTOCK. Thermometer icon. Vector. Celsius and Fahrenheit measuring hot and cold temperature sun and snowflake winter and summer symbols. Disponível em: <http://www.shutterstock.com/pic-324829205/stockvector-thermometer-icon-vector-celsius-and-fahrenheit-measuring-hot-and-coldtemperature-sun-and.html?src=fflx1jnniy1nd4g9xxb7tw-1-10>. Acesso em: 02 ago. 2016. 16h37min. SALA BIOQUÍMICA. Réptil se abrigando do calor excessivo. Disponível em: < http://salabioquimica.blogspot.com.br/2011_06_01_archive.html>. Acesso em: 02 ago. 2016. 14h30min. SMSPSY In: SHUTTERSTOCK. Golden Tegu (Tupinambis teguixin) rests on a stone in the Peruvian Amazon. Disponível em: <http://www.shutterstock.com/pic- 310017524/stock-photo-golden-tegu-tupinambis-teguixin-rests-on-a-stone-in-theperuvian-amazon.html?src=shalwEs7BlUQHcZWyB5iSg-1-0>. Acesso em: 01 ago. 2016. 14h58min. UOL. Formas de troca de calor Disponível em: < http://brasilescola.uol.com.br/upload/conteudo/images/os-processos-transmissaocalor-estao-inseridos-no-cotidiano-1315837060.jpg>. Acesso em: 01 ago. 2016. 15h06min. WIKIHOW. Brisa reduzindo a temperatura corporal. Disponível em: <http://pt.wikihow.com/se-refrescar-sem-ar-condicionado>. Acesso em: 01 ago. 2016. 14h52min. WIKIMEDIA. Vasoconstrição capilar. Disponível em: < https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/01/vasoconstri%c3%a7%c3 %A3o.PNG/220px-Vasoconstri%C3%A7%C3%A3o.PNG>. Acesso em: 03 ago. 2016. 09h30min. WIKIMÉDIA. Vasoconstrição e vasodilatação capilar. Disponível em: < https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/01/vasoconstri%c3%a7%c3 %A3o.PNG/220px-Vasoconstri%C3%A7%C3%A3o.PNG>. Acesso em: 01 ago. 2016. 16h30min. WIKIMEDIA. Vasodilatação capilar. Disponível em: < https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/vasodilata%c3%a7%c3 %A3o.PNG/220px-Vasodilata%C3%A7%C3%A3o.PNG>. Acesso em: 03 ago. 2016. 14

WIKIPÉDIA. Baleia. Disponível em: < https://pt.wikipedia.org/wiki/baleia#/media/file:humpback_stellwagen_edit.jpg>. Acesso em: 02 ago. 2016. 12h07min. WIKIPÉDIA. Pinguins passando uma substância oleosa nas penas. Disponível em: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2f/king_penguins_on_saun ders_island_(5586248389).jpg/220px- King_Penguins_on_Saunders_Island_(5586248389).jpg>. Acesso em: 02 ago. 2016. 11h18min. GABARITO 1) Alternativa C. O sistema nervoso atua como coordenador entre a percepção do aumento na temperatura corporal e a sudorese. 2) Alternativa B. A exposição direta aos raios solares pode desencadear uma série de alterações no organismo: queimaduras e câncer de pele são exemplos disso. Portanto, para todas as pessoas, o uso de filtro solar é importante na proteção diária contra a radiação solar. 3) Alternativa A. Como o ser humano é endotérmico, enquanto ele estava à temperatura de 20ºC, vários mecanismos foram acionados para aumentar a produção de calor como, por exemplo, a vasoconstrição periférica (que diminui a circulação na periferia do corpo e, automaticamente, reduz a perda de calor). Em 37 ºC, haverá dilatação dos vasos periféricos (o que facilita a perda de calor para o meio), aumento da sudorese (a água, presente no suor, possui elevado calor de vaporização e, assim, rouba muito calor do corpo para evaporar) e abaixamento dos pelos (o eriçamento dos pelos é uma estratégia para reduzir a perda de calor). 4. Alternativa D. O grupo dos mamíferos e das aves são exemplos de animais endotérmicos. A homeotermia é conseguida por meio de uma circulação dupla e completa, o que garante uma boa oxigenação dos tecidos. Além disso, o eriçamento das penas (e dos pelos) e a presença de glândulas sudoríparas são importantes mecanismos termorreguladores. 5. Alternativa D. A endotermia está relacionada com a capacidade de manter a temperatura do corpo constante através do calor gerado pelo próprio metabolismo. As aves e mamíferos, diferentemente dos outros animais, não necessitam de ficar expostos 15

ao Sol, para aquecerem seu corpo ou ficar em locais relativamente frios, para diminuírem sua temperatura. 16