Fisiologia Animal - Adaptação e Meio Ambiente, 5ª edição

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O autor não somente revisou esta edição, como acrescentou novas informações, mas mantendo a estrutural geral do livro. Figuras novas foram inclusas e antigas substituídas. Alguns capítulos foram extensamente revisados e modificados, a edição mantém sua linguagem didática para facilitar a compreensão do estudante.

 

14 capítulos

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1. RESPIRAÇÃO

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RESPIRAÇÃO

Por que o oxigênio é importante? Pois a maioria dos animais satisfaz sua necessidade de energia por meio da oxidação de alimentos, com a formação de dióxido de carbono e água no processo.

O processo de tomada de oxigênio e liberação de dióxido de carbono é denominado respiração. Os animais aquáticos captam oxigênio a partir da pequena quantidade deste gás dissolvido na água e os animais terrestres, por meio do oxigênio abundante no ar.

Muitos animais pequenos podem captar oxigênio em quantidades suficientes pela superfície corpórea geral, mas a maioria dos animais necessita de órgãos respiratórios especiais para a captação deste gás. O dióxido de carbono segue o caminho oposto, sendo liberado através da superfície corpórea ou dos órgãos respiratórios. A água formada nos processos de oxidação faz meramente parte do reservatório geral de água no corpo e não representa qualquer problema especial.

O mais importante e, às vezes, o único processo físico responsável pelo movimento de oxigênio do meio externo para as células é a difusão, processo no qual

 

2. SANGUE

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SANGUE

Foi visto que o transporte de oxigênio e dióxido de carbono por difusão é insuficiente, exceto para animais muito pequenos. Quase todos os grandes animais, a menos que tenham uma demanda de oxigênio bastante pequena, possuem um sistema de distribuição voltado para o movimento de um líquido, o sangue.

Há uma tendência ao pensar no transporte de gás como a principal função do sangue, mas ele tem muitas outras funções que podem não ser imediatamente aparentes (ver Tab. 2.1). Os insetos, p. ex., não utilizam o sangue para o transporte de gases; utilizam tubos cheios de ar. Esses animais possuem, no entanto, sangue que

é bombeado por todo o corpo, pois muitas outras substâncias precisam ser transferidas mais rapidamente que o transporte proporcionado apenas pela difusão.

Dessa forma, o sangue serve para transportar nutrientes que são absorvidos no trato digestivo e para transferir produtos de excreção para o órgão excretor.

Uma variedade de produtos metabólicos intermediários, incluindo hormônios e outros compostos importantes, precisam de um sistema de transporte entre o local de produção e o de uso.

 

3. CIRCULAÇÃO

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LEITURAS COMPLEMENTAREs

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Capítulo 2 – Sangue

CIRCULAÇÃO

O principal objetivo da movimentação de um líquido no corpo é o de propiciar rá­ pido transporte de grande volume a distân­ cias onde a difusão é inadequada ou muito lenta. Portanto, a circulação é importante em virtualmente todos os animais com mais de poucos milímetros de tamanho e uma necessidade para os grandes animais com altas taxas metabólicas.

Além de transporte de gases, a circu­ lação sanguínea serve (1) para transportar outros solutos, (2) para transportar ca­lor e (3) para transmitir força.

As funções que dependem da trans­ missão de força estão relacionadas, na maioria das vezes, com o movimento do ani­mal todo, o movimento dos órgãos e a manutenção da pressão para a ultrafil­ tração nos vasos sanguíneos renais; estas funções serão discutidas posteriormente.

As funções que dizem respeito ao mo­ vimento de solutos (incluindo os gases) e ao calor serão discutidas neste capítulo.

 

4. ALIMENTO E COMBUSTÍVEL

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ALIMENTO E COMBUSTÍVEL

Os animais necessitam de alimento (1) para prover a energia necessária para permanecerem vivos e manterem os processos físicos, para a contração muscular e muitos outros processos, (2) como matéria-prima para formar e manter o mecanismo celular e metabólico e (3) para crescimento e reprodução.

As plantas utilizam a energia solar e o dióxido de carbono da atmosfera para sintetizarem açúcares e, indiretamente, todos os compostos complicados que constituem uma planta.

Todos os animais utilizam compostos químicos para fornecer energia e materiais estruturais. Eles devem obtê-los diretamente dos vegetais ou de outras substâncias orgânicas. Portanto, os compostos orgânicos de que os animais necessitam são, em última análise, derivados das plantas e indiretamente, da luz solar.

Há exceções para esta dependência universal da luz solar. Em alguns locais no fundo do mar, onde não há penetração de luz, existem ricas comunidades animais que se utilizam das características químicas peculiares da água aquecida por processos geotérmicos.

 

5. METABOLISMO ENERGÉTICO

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METABOLISMO ENERGÉTICO

O capítulo anterior tratou dos alimentos e da alimentação; este capítulo tratará da utilização dos alimentos no fornecimento de energia. Os animais precisam de energia química para realizar suas várias funções e o uso desta é com freqüência de­nominado metabolismo energético.

Os animais obtêm energia principalmente por meio da oxidação dos alimentos. A quantidade de oxigênio que eles consomem pode, portanto, ser usada como uma medida do metabolismo energético. A maior parte deste capítulo está voltada para a taxa de consumo de oxigênio que, em geral, significa a taxa do metabolismo energético.

Contudo, nem sempre isso acontece. Alguns animais podem viver na ausência do oxigênio livre. Eles também utilizam energia química para suas necessidades energéticas, embora as vias metabólicas sejam diferentes. Tais processos metabólicos são conhecidos como metabolismo anaeróbio. Essa situação é normal para vários animais

que vivem em ambientes pobres em oxigênio ou que toleram a falta prolongada ou permanente de oxigênio. Eles obtêm energia através de processos que não utilizam oxigênio molecular.

 

6. EFEITOS DA TEMPERATURA

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EFEITOS DA TEMPERATURA

No capítulo anterior, foram discutidos o metabolismo energético dos animais e a influência de variáveis, tais como concentração de oxigênio, tamanho corpóreo e atividade. Neste capítulo, será discutida a grande influência da temperatura sobre os organismos vivos e seus processos metabólicos.

A vida ativa dos animais limita-se a uma faixa restrita de temperaturas, que varia de alguns graus abaixo do ponto de congelamento da água pura (0ºC) até aproximadamente +50ºC. O enfoque agora será dado

à temperatura do organismo, e não de seu meio ambiente. Por exemplo, o ser humano mantém a sua temperatura corpórea em cerca de 37ºC independentemente se fica exposto a um frio intenso ou se vai a uma sauna, onde a temperatura é próxima ao ponto de ebulição da água.

Os limites de temperatura para a vida animal são muito restritos quando comparados às temperaturas cósmicas, mas, apesar disso, há a ocorrência de temperaturas adequadas nos oceanos e na maior parte da superfície terrestre, pelo menos em parte do ano.

 

7. REGULAÇÃO DA TEMPERATURA

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REGULAÇÃO DA TEMPERATURA

A temperatura da maioria dos animais segue de modo passivo a temperatura do meio que os circunda. Seria vantajoso se os animais pudessem não depender da imprevisibilidade desta variável ambiental e, neste capítulo, trataremos dos animais que mantêm sua temperatura corpórea mais ou menos independente da temperatura ambiental.

Aves e mamíferos vivem a maior parte de suas vidas com temperaturas corpóreas que não oscilam mais que alguns graus. Esses animais serão os primeiros a serem considerados e, em seguida, será discutido o que outros animais conseguiram para manter suas temperaturas independentes da do meio ambiente.

Em primeiro lugar, deve ser esclarecido o que se entende por temperatura corpórea, não sendo esse, de modo algum, um conceito simples. Segundo, para a manutenção de uma temperatura constante, o ganho e a perda de calor do organismo devem ser iguais. Para a compreensão desses dois processos, devemos estar familiarizados com a física da transferência de calor.

 

8. ÁGUA E REGULAÇÃO OSMÓTICA

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água e REGULAÇÃO osmótica

A grosso modo, os seres vivos podem ser descritos como uma solução aquosa envolta por uma membrana, a superfície do corpo. O volume do organismo e a concentração dos solutos devem ser mantidos dentro de limites bastantes estreitos.

A razão é que o funcionamento ótimo de um animal requer uma composição relativamente constante e bem definida de seus fluidos corpóreos e desvios substanciais são geralmente incompatíveis com a vida.

O problema é que as concentrações adequadas dos fluidos corpóreos do animal invariavelmente diferem daquelas do meio ambiente. Os animais precisam manter concentrações apropriadas, porém as diferenças de concentração tendem a diminuir, alterando o estado de equilíbrio das condições internas. Os animais podem minimizar as dificuldades pela redução (1) da permeabilidade e (2) dos gradien­tes de concentração entre os flui-

dos cor­póreos e o meio, sendo que ambas estratégias podem ser utilizadas.

Mesmo uma permeabilidade muito reduzida não resolve todos os problemas, pois sempre haverá algum grau de perda por difusão. Logo, as condições internas de equilíbrio podem apenas ser mantidas se o organismo gerar um fluxo contrário que seja exatamente igual à perda por difusão; tal contrafluxo necessita de energia.

 

9. EXCREÇÃO

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ExCreÇÃO

No capítulo anterior, foi visto que os

órgãos excretores desempenham papel importante na osmorregulação, ou seja, na manutenção das concentrações deseja­ das de água e solutos no organismo. Neste ca­pítulo será discutido o funcionamento desses órgãos.

As funções de um órgão excretor estão associadas a um princípio básico: para a manutenção de um meio interno constante, qualquer material captado pelo organismo deve ser equilibrado pela remoção de igual quantidade de material, que por sua vez requer das funções excretoras uma capacidade vari­

ável, que pode ser ajustada para eliminar quantidades crite­riosamente controladas de cada uma das diferentes substâncias existentes.

As principais funções dos sistemas excretores são:

1. Manutenção de concentrações apropriadas de solutos;

2. Manutenção de um volume corpóreo adequado (conteúdo hídrico);

3. Eliminação de produtos metabólicos;

4. Eliminação de substâncias estranhas ou de seus produtos metabólicos.

 

10. MOVIMENTO, MÚSCULO, BIOMECÂNICA

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Movimento, Músculo, Biomecânica

Tendemos a pensar que os movimentos estão associados principalmente

à locomoção, ou seja, um animal que se movimenta de um lugar a outro.

Entretanto, mesmo animais que permanecem fixos e nunca se movimentam

(p. ex., ­corais e esponjas), apresentam uma grande diversidade de movimentos.

Deve ser consi­derado também como um animal movimenta água pelas brânquias, alimento pelo trato intestinal ou sangue pelo sistema vascular.

O número de mecanismos utilizados para a realização de movimento é limitado, embora seus usos variem muito. Serão discutidos três mecanismos básicos, os movimentos amebóide, ciliar e muscular.

O movimento amebóide tem seu nome derivado da movimentação da ameba, um organismo unicelular descrito em qualquer livro de Biologia. A locomoção amebóide implica em grandes modificações da forma da célula, fluxo de citoplasma e atividade de pseudópodes.

A locomoção ciliar é o modo característico de movimentação de protozoários ciliados, como o paramécio. Entretanto, os cílios são observados em todos os filos

 

11. CONTROLE E INTEGRAÇÃO

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CONTROLE E INTEGRAÇÃO

Os processos fisiológicos, naturalmente, necessitam ser controlados e não devem funcionar de modo disparatado.

Nos capítulos precedentes, com freqüência foram mencionados regulação e controle, porém. seus mecanismos de regula­ção não foram discutidos.

Regulação significa o ajuste de uma quantidade, concentração, taxa ou de alguma outra variável, geralmente a fim de que um nível desejado seja atingido ou mantido. Por exemplo, admitimos instintivamente que a respiração deva fornecer oxigênio à taxa em que é usado pelo organismo. De modo semelhante, todos os processos fisiológicos devem ser controlados e integrados.

Integração significa a união de partes.

Em fisiologia. esta palavra abrange o controle de todos os componentes funcio­ nais, incorporados em um organismo que opera de forma integrada, onde nenhum processo isolado pode ocorrer a um ritmo independente.

As funções fisiológicas podem ser controladas por hormônios ou pelo sis­ tema nervoso, mas há duas diferenças fundamentais: uma está relacionada à

 

12. CONTROLE HORMONAL

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CONTROLE HORMONAL

Muitas funções estão sob controle hormonal, que com freqüência é referido como controle químico, em oposição ao controle nervoso. O termo é infeliz e realmente enganoso. Foi visto que a transmissão de sinais nervosos, no nível da sinapse,

é tipicamente de natureza química e, mais adiante, será verificado que o sistema nervoso não é apenas um fator essencial no controle da produção hormonal, mas ele mesmo é um importante produtor de hormônios. Além disso, algumas substâncias químicas, que são normalmente formadas no organismo, não são hormônios. Por exemplo, o dióxido de carbono tem efeitos que são importantes na regulação respiratória, porém, não é um hormônio e não possui função endócrina.

Então, o que se entende pelo termo hormônio? Um hormônio é melhor definido como uma substância que é liberada a partir de um órgão ou estrutura bem delimitados e que exerce um efeito específi-

co sobre algumas outras estruturas ou funções distintas.

 

13. INFORMAÇÃO E SENTIDOS

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INFORMAÇÃO E SENTIDOS

Nos capítulos iniciais deste livro foram discutidos aspectos do meio ambiente que são importantes aos animais: oxigênio, alimento, temperatura e água. Em seguida, foram abordados os processos fisiológicos e como eles são controlados e integrados por nervos e hormônios.

A questão a ser respondida agora é como os animais obtêm informações acerca de seu meio e como elas são usadas.

Praticamente, todos os animais dependem de informações a respeito do meio que os rodeia; necessitam encontrar alimentos, acasalar e escapar dos predadores, necessitam contornar e também avaliar características ambientais fundamentais – temperatura, luz, oxigênio, etc.

Inicialmente, serão abordados os tipos de informações disponíveis aos animais, depois, como essas informações são recebidas, processadas e transmitidas para o sistema nervoso central.

A maior parte das informações acerca do meio é obtida por meio de órgãos sensoriais especializados. Tradicionalmente, os órgãos dos sentidos são divididos em exteroceptores, que respondem a

 

APÊNDICES

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APÊNDICES

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APÊNDICE

A

UNIDADES E MEDIDAS

Tabela A.1 Unidades básicas.

Quantidade física

Unidade básica do SI

distância massa tempo temperatura termodinâmica quantidade de substância corrente elétrica intensidade luminosa

metro quilograma segundo kelvin mol ampère candela

Símbolo m kg s

K mol

A cd

O objetivo das medidas fisiológicas é determinar a magnitude de certas quantidades físicas. Para expressar tais medidas, há a necessidade de unidades aceitas universalmente. Tais unidades, seus símbolos e sinais matemáticos relacionados ao seu uso, são padronizadas e adotadas internacionalmente por meio de um conselho internacional permanente, a Conferência Geral de

Pesos e Medidas (Conférence Générale des Poids et

Mésures). O sistema de unidades é conhecido como o

Sistema Internacional de Unidades, ou comumente o sistema SI (= Système Internationale).

 

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