Termorregulação e Energética

Como os animais gerenciam a temperatura corporal e o fluxo de energia através de seus corpos, desde ectotermos que acompanham o ambiente até endotermos que queimam combustível para se manterem aquecidos.

Definition

Termorregulação é o controle da temperatura corporal através do equilíbrio entre a produção de calor e a troca com o ambiente, e energética é o estudo de como os animais adquirem, transformam e gastam energia, incluindo a taxa metabólica e sua dependência do tamanho corporal, temperatura e atividade.

Scope

Esta área abrange a fisiologia comparada da temperatura e da energia: o contraste entre ectotermia e endotermia e os custos e benefícios de cada uma; a medição e o escalonamento da taxa metabólica com o tamanho corporal; as formas como os animais se adaptam e se aclimatam à temperatura; e estados de economia de energia, como torpor e hibernação. Trata da troca de calor, do efeito da temperatura nas taxas biológicas e dos orçamentos de energia que ligam esses processos. A cobertura é comparativa e mecanicista, em vez de clínica.

Sub-topics

• Dormancy, Torpor, and Hibernation
• Endothermy and Ectothermy
• Metabolic Rate and Scaling
• Temperature Adaptation and Acclimatization

Core questions

• Como ectotermos e endotermos diferem na regulação da temperatura corporal, e qual o custo de cada estratégia?
• Como a taxa metabólica escala com o tamanho corporal e por quê?
• Como os animais se ajustam às diferenças sazonais e geográficas de temperatura?
• Como o torpor e a hibernação economizam energia em condições adversas?

Key theories

Escalonamento alométrico da taxa metabólica

A taxa metabólica de um animal inteiro aumenta com a massa corporal, mas menos que proporcionalmente, seguindo uma lei de potência alométrica, de modo que animais maiores têm taxas metabólicas específicas por massa mais baixas, uma relação central para a energética comparada.

Balanço de calor e a zona termoneutra

A temperatura corporal de um animal reflete o balanço entre a produção de calor metabólico e a troca de calor com o ambiente por condução, convecção, radiação e evaporação, e os endotermos mantêm uma temperatura estável de forma mais econômica dentro de uma faixa termoneutra de temperaturas ambientes.

Mechanisms

A temperatura corporal é determinada pelo equilíbrio entre o calor gerado pelo metabolismo e o calor trocado com o ambiente por condução, convecção, radiação e evaporação. Ectotermos possuem baixas taxas metabólicas e regulam a temperatura principalmente por comportamento, explorando fontes de calor externas, enquanto endotermos produzem abundante calor metabólico e defendem uma temperatura estável usando isolamento, controle vasomotor, tremores e termogênese sem tremores, e resfriamento evaporativo. Como a área de superfície escala de forma diferente do volume, o tamanho corporal molda fortemente a troca de calor e a taxa metabólica, que segue uma lei de potência alométrica. A temperatura afeta todas as taxas biológicas, e os animais compensam através da aclimatação e do uso de trocadores de calor por contracorrente. Quando a energia ou o calor são escassos, muitos animais entram em estados regulados de baixo metabolismo, como torpor diário ou hibernação sazonal, reduzindo drasticamente o uso de energia.

Clinical relevance

A fisiologia térmica e metabólica comparada ilumina as respostas ao frio, calor, jejum e exercício, e os princípios de escalonamento metabólico que informam campos desde a ecologia até o estudo do gasto energético humano. Esta entrada é educacional e não fornece orientação médica.

History

O estabelecimento de Kleiber do escalonamento da taxa metabólica com a massa corporal e os estudos de Scholander sobre isolamento e troca de calor em animais árticos e tropicais fundaram a energética comparada e a fisiologia térmica. Schmidt-Nielsen sintetizou o campo, relacionando a regulação da temperatura e o uso de energia ao tamanho corporal e ao ambiente.

Key figures

• Knut Schmidt-Nielsen
• Max Kleiber
• Per Scholander
• Charles Richard Taylor

Seminal works

• schmidtnielsen1984
• schmidtnielsen1997
• hill2016

Frequently asked questions

Qual a diferença entre um ectotermo e um endotermo?

Ectotermos dependem principalmente do calor externo e do comportamento para definir sua temperatura corporal, enquanto endotermos produzem calor metabólico suficiente para manter uma temperatura alta e estável, em grande parte independente do ambiente.

Por que animais pequenos comem tanto em relação ao seu tamanho?

A taxa metabólica específica por massa é maior em animais menores, em parte porque perdem calor mais rapidamente através de sua área de superfície relativamente grande, então devem consumir mais energia por grama de peso corporal.