FISIOLOGIA COMPARATIVA DA RESPIRAÇÃO

COMPOSIÇÃO DO AR ATMOSFÉRICO SECO Componente % Oxigênio 20,95 Dióxido de carbono 0,03 Nitrogênio 78,09 Argônio 0,93 Total 100,00 A composição do ar é mantida em equilíbrio pelo uso do oxigênio nos processos de oxidação e a assimilação do CO2 pelas plantas, que por sua vez liberam O2.

3000 m humanos: redução no desempenho físico 6000 m  a maioria dos humanos mal consegue sobreviver.

Efeito da altitude sobre a PpO2 Ao nível do mar - Pressão atmosférica = 760 mmHg 6000 m de altitude - Pressão atmosférica = 380 mmHg Patm = 760 mmHg PpO2 = 760 x 0,2094 159 mmHg Patm = 380 mmHg PpO2 = 380 x 0,2094 79,57 mmHg

natureza do gás (solubilidade característica) SOLUBILIDADE DOS GASES NA ÁGUA DEPENDE natureza do gás (solubilidade característica) pressão do gás na fase gasosa temperatura presença de solutos Solubilidade dos gases na água a 150C quando o gás está a 1 atm de pressão Oxigênio 34,1 ml O2 . L-1 Nitrogênio 16,9 ml N2 . L-1 Dióxido de carbono 1019,0 ml CO2 . L-1 CO2 é 30 X + solúvel que o O2 CO2 é 60 X + solúvel que o N2

A solubilidade do gás diminui com elevação da temperatura A quantidade de gás dissolvido em um dado volume de água depende da pressão do gás na fase gasosa. Vg = α X Ppg/760 X vH2O Lei de Henry A solubilidade do gás diminui com elevação da temperatura Temperatura (0C) Água doce (ml O2 . L água-1) Água do mar 10,29 7,97 10 8,02 6,35 15 7,22 5,79 20 6,57 5,31 30 5,57 4,46

COMPARAÇÃO ENTRE O AR E A ÁGUA COMO MEIOS RESPIRATÓRIOS

Respiração involve difusão Definição: passagem de uma substância do meio mais concentrado para outro menos concentrado. NÃO HÁ GASTO ENERGÉTICO! difusão de O2 e CO2 através das membranas celulares Respiração PROCESSO PASSIVO: DEPENDE DA EXISTÊNCIA DE UM Δ DE CONCENTRAÇÃO

Superfícies respiratórias Difusão através do epitélio Circulação de água ou ar através do corpo sem sistema circulatório interno Difusão através do epitélio + sistema circulatório interno Circulação de água ou ar através do corpo + sistema circulatório interno

TIPOS DE ÓRGÃOS RESPIRATÓRIOS DOS ANIMAIS BRANQUIAS PULMÕES TRAQUÉIA SUPERFÍCIE RESPIRATÓRIA delgada úmida vascularizada

Animais Sem Sistema Respiratório Portanto, a difusão eficiente depende: da taxa do metabolismo; do ”raio“do organismo; Newton Harvey FO2= VO2 r2 6K FO2 = Conc. De Oxigênio na superfície necessária; VO2 = Taxa de consumo de Oxigênio; r2 = raio do organismo; K = Constante de difusão em cm2 Este modelo é bastante útil na análise real, pois animais que obtêm oxigênio somente por difusão em suas superfícies apresentam tamanho reduzido, baixa taxa metabólica ou uma relação superfície corporal/ massa tecidual elevada.

Apenas a difusão através do epitélio Suficiente apenas para pequenos animais ou animais com demanda energética muito baixa Ocorre apenas em animais aquáticos FILO CNIDARIA Sistema respiratório ausente trocas gasosas apenas por difusão

Circulação de água através do corpo, sem sistema circulatório interno PORIFERA Respiração por simples difusão entre células e a água circundante

RESPIRAÇÃO CUTÂNEA: invertebrados aquáticos Águas-vivas esponjas bivalves nematóides anêmonas planárias

RESPIRAÇÃO CUTÂNEA: invertebrados terrestres minhocas Ácaros pequenos

RESPIRAÇÃO CUTÂNEA: vertebrados AQUÁTICOS: peixes, serpente-marinha TERRESTRES: peixes, sapos, rãs, morcegos

Brânquias Brânquias: estrutura respiratória, resultante de evaginação de cavidades ou apêndices corporais, altamente vascularizada na maioria das vezes. Altamente especializada nas tocas gasosas em ambientes aquáticos.

ELASMOBRÂNQUIOS Fases da ventilação Expansão da cavidade bucal Aumento do volume ( pressão) água entra na cavidade bucal através da boca e espiráculos Boca e espiráculo se fecham Músculos ao redor da cavidade bucal se contrae, forçando a água através das brânquias Fluxo de sangue é CONTRACORRENTE Figure 9.12

Arcos branquiais de Hoplias malabaricus TELEÓSTEOS As brânquias estão localizadas dentro da cavidade opercular, protegidas pelo opérculo Arcos branquiais de Hoplias malabaricus

TELEÓSTEOS Figure 9.13

TELEÓSTEOS Peixes ativos podem usar a ventilação forçada ou ram Nadam com a boca e a válvula opercular abertas

Fluxo contra-corrente nas brânquias de peixes Figure 9.14