A homeotermia consiste na capacidade dos organismos de manterem sua temperatura corporal interna constante, independente da temperatura do meio. Por muito tempo essa capacidade foi tratada como sinônimo do hábito endotérmico, contudo, embora homeotermia e endotermia estejam realmente associadas, também existem animais ectotérmicos que são capazes de manter sua temperatura corporal mais ou menos constante.
Outra confusão bem comum ocorre quanto à designação animais de “sangue quente” utilizada para aves e mamíferos e animais de “sangue frio” para os demais organismos. De fato, uma marca importante da homeotermia é a manutenção de uma temperatura corporal elevada acima da ambiental (entre 36 e 42°C dependendo da espécie). Entretanto, lagartos que passam grandes períodos do dia expostos ao sol, uma variedades de insetos e até mesmo alguns peixes mantêm parte de seu corpo com temperaturas próximas àquelas encontradas nos animais de “sangue quente”.
A temperatura de aves e mamíferos apresentam pequenas variações de 1 a 2°C ao longo do dia. Alguns animais podem apresentar um pequeno aumento em um período específico do dia quando este for mais ativo, dependendo se seu hábito é diurno ou noturno. Apesar disso, a atividade não possui grande influência nesses ciclos de pequenas variações diárias, pois elas ocorrem até mesmo em momentos de repouso absoluto.
A vantagem mais direta observada nos homeotermos é o fato de eles não dependerem da imprevisibilidade do ambiente para a manutenção da temperatura corporal. Já a partir de uma visão mais detalhada, observa-se que a temperatura ótima de cada espécie se mantém próxima a temperatura limite de permissão da vida daquele mesmo organismo. Isso ocorre, pois a temperatura corporal está intimamente relacionada à temperatura ótima de funcionamento de suas proteínas, e estas desempenham os mais importantes papéis funcionais e estruturais do corpo. Assim, a conservação da temperatura alta é essencial para manter as proteínas funcionando com todo seu potencial metabólico, mas dentro de um limite, que se ultrapassado, pode causar a desnaturação dessas proteínas.
No ambiente terrestre, a termorregulação de aves e mamíferos é resultado do balanço entre a geração de calor metabólico e as perdas através da evaporação bem como os processos de convecção e condução. Em um ambiente frio existem respostas corporais internas e externas desses organismos como a constrição dos vasos sanguíneos próximos a superfície do corpo, eriçamento de penas e pelos, e ondas de contração musculares, isto é, tremores que geram calor metabólico com o mínimo de esforço físico. Insetos voadores como gafanhotos, grandes mariposas, borboletas, vespas e abelhas também são capazes de aquecer seus músculos de voo antes da decolagem por meio de um processo semelhante aos tremores dos vertebrados.
Já os ambientes aquáticos compõem uma dinâmica particular de termorregulação, pois a equação de perdas e ganhos é simplificada já que na água não há evaporação. Animais grandes como tartarugas marinhas apresentam a vantagem de ter uma proporção superfície-volume pequena, o que minimiza a perda de calor para o meio. Essa proporção juntamente com camadas espessas de tecidos superficiais que auxiliam no isolamento térmico permitem que esses animais alcancem temperaturas corporais superiores as do meio, podendo inclusive viver em regiões de águas frias. Por outro lado, a alta condutividade térmica e o elevado calor específico da água não permitem que animais pequenos alcancem uma temperatura muito diferente do ambiente.
Referências:
Ivanov, K. P. 2006. The development of the concepts of homeothermy and thermoregulation. Journal of Thermal Biology, 31: 24–29.
Pough, F.; Janis, C. M.; Heiser, J. B. 2008. A vida dos vertebrados. 4ª ed., São Paulo: Atheneu, 684p.
Schmidt-Nielsen, K. 2010. Fisiologia animal: adaptação e meio ambiente. 5ª ed., São Paulo: Santos, 611p.
A atividade metabólica é favorecida quando a temperatura do corpo é próxima da temperatura ótima de atuação das enzimas. Entretanto, alguns animais, como os peixes e as serpentes, têm uma temperatura corporal que varia em função da temperatura do ambiente. São chamados animais pecilotermos ou de “sangue frio”.
Outros animais, como a garça e a onça, têm a temperatura corporal constante, e são animais homeotermos ou de “sangue quente”. Sua temperatura corporal é, em geral, mais elevada que a do ambiente onde vivem. De todos os animais, apenas as aves e os mamíferos são homeotermos.
Como os animais homeotermos mantêm a temperatura corporal próxima à temperatura ótima de suas enzimas, toleram uma ampla variação na temperatura ambiente sem prejudicar seus processos bioquímicos, possibilitando que esses animais ocupem grande diversidade de ambientes. Os animais pecilotermos, por sua vez, só podem viver em faixas restritas de habitats, pois a temperatura ambiente interfere diretamente em sua temperatura corporal.
1. A Geração de Calor
Um animal pode se aquecer recolhendo calor do meio onde vive ou graças ao calor produzido em seu próprio corpo. Em todos os processos bioquímicos, uma parte da energia é perdida na forma de calor. Na respiração celular, menos da metade da energia da glicose é transferida para as moléculas de ATP; o restante é dissipado.
Na maioria dos animais, a taxa metabólica é baixa e a perda de calor para o meio é maior que sua capacidade de geração de calor; seu balanço térmico é negativo e sua temperatura é inferior à do meio.
Animais cujos tecidos são bem nutridos e ricamente oxigenados, em função da eficiência de seus sistemas circulatório e respiratório, mantêm uma taxa metabólica muito alta, com elevada produção de calor. Esses animais apresentam balanço térmico positivo: geram uma quantidade de calor maior que a que perdem para o meio.
Apenas aves e mamíferos são homeotermos, o que se relaciona com seu tipo de respiração e de circulação: têm pulmões com grande área de trocas gasosas e circulação dupla e completa. Dessa forma, mantêm seus tecidos ricamente oxigenados, condição necessária para a manutenção da taxa metabólica elevada. Eles obtêm o oxigênio do ar atmosférico, muito mais rico nesse gás que a água.
Um animal pecilotermo tem a temperatura corporal variando de acordo com a temperatura ambiente. Como a atividade das enzimas depende da temperatura corporal, a taxa metabólica será tanto maior quanto maior for a temperatura ambiente.
2. O hipotálamo e a Homeotermia
O hipotálamo é uma das regiões do sistema nervoso central responsáveis pela manutenção da vida. Controla a sede, a fome, as glândulas endócrinas, as gônadas e a temperatura corporal. Nele está localizado o grupo de neurônios que formam o centro termorregulador, que é ao mesmo tempo sensor e controlador da temperatura corporal.
Ali existem neurônios que avaliam a temperatura do sangue que passa pelo hipotálamo, o que reflete a temperatura corporal. Recebe informações sobre a temperatura do ambiente, vindas dos receptores cutâneos, e a partir dessas informações, integrando a temperatura ambiente com a temperatura corporal, desencadeia mecanismos de ajustes que aumentam ou diminuem a geração e a dissipação de calor.
Tais ajustes são possíveis graças às conexões que o centro termorregulador estabelece com o córtex cerebral, com o sistema nervoso autônomo e com a hipófise, como veremos a seguir.
Cada animal homeotermo tem uma temperatura corporal ótima, na qual seu corpo é mantido. Essa temperatura constitui o ponto de ajuste do centro hipotalâmico, chamada set point que, no ser humano, é 36,7 º C.
Poucas atividades metabólicas acontecem em temperaturas diferentes de 36,7 ºC. Uma delas é a espermatogênese, que ocorre em temperatura 1 a 2 ºC inferior à temperatura corporal. Os testículos permanecem na bolsa escrotal, fora da cavidade abdominal e, portanto, mais frios que o restante do corpo.