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Endotérmicos e ectotérmicos

A diferença entre endotérmicos e ectotérmicos. Como interpretar gráficos relacionados com endotérmicos e ectotérmicos.

Principais pontos

  • A maioria dos animais precisa manter sua temperatura corporal dentro de uma faixa relativamente estreita.
  • Os animais endotérmicos usam o calor gerado internamente para manter a temperatura corporal. A temperatura corporal deles tende a permanecer constante, independentemente do ambiente.
  • Os ectotérmicos dependem principalmente de fontes externas de calor, e sua temperatura corporal muda com a temperatura do ambiente.
  • Os animais trocam calor com o meio ambiente através da radiação, condução - às vezes auxiliada por convecção - e evaporação.

Introdução

Como está o tempo lá fora hoje? Se você estiver no inverno, pode estar bem frio. Se for verão, pode estar bem quente. De qualquer forma, há uma grande chance de que sua temperatura do corporal esteja por volta de 98, comma, 6, degrees, start text, F, end text/37, degrees, start text, C, end text. Como vimos no artigo sobre homeostase, mecanismos como tremer de frio e suar entram em ação quando seu corpo fica muito frio ou muito quente para manter sua temperatura interna constante.
Nem todos os organismos mantêm sua temperatura corporal em um intervalo pequeno como fazem os seres humanos, entretanto praticamente todos os animais do planeta precisam em algum ponto regular sua temperatura corporal — pelo menos para evitar que a água em suas células virem gelo ou que suas enzimas metabólicas se desnaturem com o calor.
Em geral, os animais podem ser divididos em dois grupos, com base em sua forma de regulação da temperatura corporal: endotérmicos e ectotérmicos. Vamos conhecer a diferença entre estes dois grupos.

Endotérmicos e ectotérmicos

As pessoas, ursos polares, pinguins e marmotas, assim como a maioria das aves e mamíferos, são animais endotérmicos. Iguanas e cascavéis, como a maioria dos outros répteis - juntamente com a maioria dos peixes, anfíbios e invertebrados - são animais ectotérmicos.
Os animais endotérmicos geram a maior parte do calor que necessitam internamente. Quando está frio, eles aumentam a produção de calor metabólico para manter sua temperatura corporal constante. Por isso, a temperatura interna do corpo de um endotérmico é mais ou menos independente da temperatura do ambiente.
Este padrão é mostrado no gráfico abaixo: o rato mantem uma temperatura constante próxima a 37, degrees, start text, C, end text ao longo da ampla faixa de temperatura externa.
Gráfico da temperatura interna do rato em diferentes temperaturas exteriores.
Eixo x: temperatura externa em graus Celsius, de 0 a 40 graus
Eixo Y: temperatura animal interna em graus Celsius, de 0 a 40 graus
A temperatura corpórea do rato fica próximo a 37 graus Celsius por toda a faixa de temperatura de 5 a 42 graus Celsius, havendo um declínio abaixo de 5 graus Celsius e um aumento acima de 42 graus Celsius. Ou seja, permanece como uma linha reta horizontal em 37 graus Celsius durante a maior parte do intervalo da temperatura externa.
O rato é endotérmico; ele gera calor metabólico para manter a temperatura interna do corpo.
Crédito da imagem: diagrama baseado nos dados de Cannon e Nedergaardstart superscript, 1, end superscript, Figura 2, e figura similar em Purves et al.squared
Por outro lado, a temperatura corporal dos ectotérmicos depende principalmente das fontes externas de calor. Isto é, a temperatura corporal do ectotérmico sobe ou desce conforme a temperatura do ambiente circundante. Embora gerem algum calor metabólico —como todos os seres vivos— os ectotérmicos não conseguem elevar sua produção de calor para manter uma temperatura interna específica.
Gráfico da temperatura interna da cobra em diferentes temperaturas externas.
Eixo x: temperatura externa em graus Celsius, de 0 a 40 graus
Eixo Y: temperatura animal interna em graus Celsius, de 0 a 40 graus
A temperatura corpórea da cobra varia com a temperatura externa, formando uma linha inclinada de 5 graus Celsius a 42 graus Celsius, aproximadamente.
A cobra é ectotérmica; sua temperatura corporal muda com a temperatura do seu ambiente.
Crédito da imagem: diagrama baseado na Figura 1 do gráfico teórico de Meekcubed e Figura 1 de Akinstart superscript, 4, end superscript
Na verdade, a maioria dos ectotérmicos regula sua temperatura corporal em algum grau. Eles só não o fazem produzindo calor. Em vez disso, eles usam outras estratégias, como o comportamento—buscar o sol, sombra, etc.— para encontrar ambientes cujas temperaturas sejam compatíveis com as suas necessidades.
Algumas espécies tornam tênue a linha entre os endotérmicos e ectotérmicos. Os animais que hibernam, por exemplo, são endotérmicos quando estão ativos mas assemelham-se aos ectotérmicos quando estão hibernando. Grandes peixes como o atum e tubarões geram e conservam calor suficiente para aumentar sua temperatura corporal acima da água circundante, mas ao contrário de um verdadeiro endotérmico, eles não mantêm uma temperatura corporal específica. Até mesmo alguns insetos podem usar o calor metabólico para aumentar a temperatura corporal contraindo os músculos do voo! start superscript, 5, comma, 6, comma, 7, end superscript
Outro ponto importante: como regra geral, os endotérmicos têm taxas metabólicas consideravelmente maiores que os ectotérmicos. Isso se deve ao fato de eles precisarem queimar grandes quantidades de combustível —alimento— para manter sua temperatura corporal interna.

Por que regular a temperatura?

Há alguns limites básicos da temperatura de sobrevivência para a maioria dos animais. Em uma extremidade, a água congela a 32, degrees, start text, F, end text/ 0, degrees, start text, C, end text para formar gelo. Se cristais de gelo se formarem no interior de uma célula, geralmente eles romperão suas membranas. Na outra extremidade, as enzimas e outras proteínas celulares normalmente começam a perder sua função e estrutura, ou se desnaturar, em temperaturas acima de 104, degrees, start text, F, end text/ 40, degrees, start text, C, end text.start superscript, 8, end superscript
Por que muitos organismos — incluindo eu e você — mantêm a temperatura corporal em um intervalo mais estreito do que isso? A taxa das reações químicas muda com a temperatura porque a temperatura afeta a taxa de colisões entre as moléculas e também porque as enzimas que controlam as reações são sensíveis à temperatura. As reações tendem a ser mais rápidas com a temperatura mais elevada até certo ponto, além disso a taxa cai acentuadamente conforme as enzimas se desnaturam.
Cada espécie tem sua própria rede de reações metabólicas e conjunto de enzimas, que são otimizados em uma determinada faixa de temperatura. Mantendo a temperatura do corpo nesse intervalo de interesse, os organismos certificam-se de que suas reações metabólicas sejam executadas corretamente.

Equilíbrio da temperatura

Tanto para os endotérmicos como para os ectodérmicos, a temperatura corporal depende do equilíbrio entre o calor gerado pelo organismo e o calor trocado com — perdido para ou adquirido do — ambiente.
O calor sempre se move dos objetos mais quentes para os mais frios, conforme descrito na Segunda Lei da Termodinâmica.
Existem três maneiras principais que um organismo pode trocar calor com o seu ambiente: radiação, condução — juntamente com convecção — e evaporação.
Luz do sol sobre um cão sentado no chão. A radiação está sendo absorvida e refletida pelo cão, a convecção está acontecendo no ar ao redor do cão, a evaporação está ocorrendo na superfície do cão e a condução de calor ocorre entre o cão e o chão.
  • Radiação: A radiação é a transferência de calor de um objeto mais quente para um mais frio por radiação infravermelha, isto é, sem contato direto.
  • Condução: O calor pode ser transferido entre dois objetos em contato direto por meio da condução. A condução de calor entre a pele e o ar ou água circundante é feita pela convecção, na qual o calor é transferido por meio do ar ou líquido em movimento.
  • Evaporação: A vaporização da água de uma superfície leva à perda de calor — por exemplo, quando o suor evapora da sua pele. Para saber mais por que isso acontece, assista ao vídeo Por que suar refresca?.
Como organismos controlam a produção e troca de calor para manter uma temperatura interna saudável? Responderemos exatamente essa pergunta no próximo artigo sobre estratégias de regulação de temperatura.

Teste seu conhecimento: gráficos da taxa metabólica

O gráfico abaixo mostra a taxa metabólica como uma função da temperatura externa para dois animais: um endotérmico e outro ectotérmico.
Eixo Y: taxa de consumo de oxigênio
Eixo X: temperatura externa variando de 0 a 40 graus Celsius.
Curva azul A: diminui linearmente de 5 graus Celsius para cerca de 28 graus Celsius, é plana de 28 graus Celsius para cerca de 37 graus Celsius e aumenta linearmente de 37 graus Celsius para 40 graus Celsius.
Curva vermelha B: aumenta a lentamente e mais ou menos linearmente de 5 graus Celsius a 40 graus Celsius.
A curva vermelha permanece abaixo da curva azul em todos os pontos do gráfico.
Crédito da imagem: figura baseada em Hiebert e Noveralstart superscript, 9, end superscript, Figura 1
Qual curva representa o endotérmico? Qual curva representa o ectotérmico?
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