1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO
COLEGIADO DE ZOOTECNIA
Disciplina: BIOCLIMATOLOGIA e AMBIÊNCIA ANIMAL
Professor(a): SANDRA LUCIA DA SILVA TAVARES
Material Didático
TERMORREGULAÇÃO e CONFORTO TÉRMICO ANIMAL
1. INTRODUÇÃO
O animal continuamente troca calor com o ambiente, realizando o balanço
de energia para manter a temperatura corporal nos seus valores normais para
a espécie. A temperatura do ar, a temperatura média radiante, a umidade e a
velocidade do ar influenciam a quantidade de calor trocada entre ambos. Todos
esses elementos têm ação integrada sobre o animal e caracteriza o seu
ambiente térmico, que pode ser expresso em uma única variável, chamada
temperatura ambiente efetiva.
Para realizar o balanço de energia, o animal reage às condições do
ambiente térmico fazendo ajustes fisiológicos e comportamentais. Os
comportamentais permitem ao animal a possibilidade de alterar seu microclima,
enquanto os fisiológicos buscam a adaptação. Ambos objetivam o conforto
térmico e sugerem que o animal é o melhor indicador das condições térmicas
do ambiente.
A manutenção da temperatura corporal, sob condições ambientais
termicamente estressantes, requer alteração de várias funções do animal, em
razão do fluxo de calor que se estabelece entre o animal e o ambiente: nas
condições de altas temperaturas ambientes, o animal necessita reduzir sua
taxa de produção e conservação de calor e incrementar a dissipação de calor
corporal para o ambiente, para evitar a elevação de sua temperatura corporal;
nas condições de baixas temperaturas ambientes, os processos de
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2. conservação e produção de calor corporal precisam ser intensificados, para
compensar o incremento na dissipação desse calor, em razão da maior
demanda térmica do ambiente.
2. TERMORREGULAÇÃO
Processo de controle da temperatura em um sistema físico qualquer. Os
organismos vivos comportam-se como sistemas físicos geradores de energia
térmica, portanto são capazes, em maior ou menor grau, de regular sua
temperatura corporal mediante as variações de ambiente interno (animal) e
externo (clima).
As espécies animais, quanto ao processo de regulação da temperatura
corporal, tem sua classificação baseada na principal fonte de calor utilizada
pelos organismos para manter a homeostase térmica, em animais:
Endotérmicos - a quantidade de energia térmica estocada depende
essencialmente de uma elevada taxa metabólica (taquimetabolismo), e
Ectotérmicos – a quantidade de energia térmica estocada depende mais da
energia proveniente do ambiente.
Os animais endotérmicos nos quais a variação de calor estocado é
mantida dentro de limites especificados e geralmente bastante estreitos,
independentemente das variações térmicas do ambiente externo, são
chamados de homeotérmicos.
A homeotermia é a condição de manutenção da temperatura corporal em
valores relativamente constante e independente do ambiente térmico externo.
Por mais que a temperatura do meio varie, a temperatura corporal dos
homeotermos se mantém constante. São representados pelas espécies de
mamíferos e aves.
A pecilotermia é a condição na qual o animal tem a temperatura corporal
do corpo variável de acordo com o ambiente térmico externo. O animal
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3. pecilotérmico não aumenta a produção de calor metabólico quando é resfriado.
São representados pelas espécies de peixes, anfíbios, répteis e invertebrados.
A termorregulação em animais homeotermos ocorre por meio de
mecanismos comportamentais e fisiológicos, já em animais pecilotérmicos a
termorregulação irá ocorrer apenas por mecanismos comportamentais.
A Tabela 1 apresenta valores de temperatura retal para algumas espécies
animais, representando a medida da temperatura corporal.
Tabela 1. Valores de temperatura retal (° de animais domésticos
C)
Animal Temperatura média Limites
Bovino (corte) 38,3 37,7 – 39,1
Bovino (leite) 38,6 38,0 – 39,3
Cabra 39,1 38,5 – 39,7
Cão 38,9 37,9 – 39,9
Cavalo 37,7 37,2 – 38,2
Gato 38,6 38,1 – 39,2
Ovelha 39,1 38,5 – 39,9
Suíno 39,2 38,7 – 39,8
Coelho 39,0 38,5 – 39,5
Galinha 41,0 40,5 – 42,0
Fonte: Baeta e Souza, 1997.
3. FISIOLOGIA DA TERMORREGULAÇÃO
A manutenção de uma temperatura corporal relativamente constante é um
requisito necessário ao desenvolvimento e sobrevivência de animais
homeotermos. A eficiente funcionalidade dos diferentes processos fisiológicos
envolvidos na regulação do equilíbrio térmico entre produção e dissipação de
calor assegura não apenas a sobrevivência, mas, também, o desempenho
produtivo dos animais.
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4. O calor é produzido no organismo animal por três maneiras:
Atividade metabólica basal,
Incremento térmico dos alimentos e
Atividade física.
O calor produzido pelo animal é transportado até a superfície corporal e
transferido para o ambiente. A troca de calor interno se processa por condução,
dependente do gradiente térmico entre os tecidos, e por convecção forçada, na
qual o calor é conduzido da parede do vaso sangüíneo para o líquido vascular
e transportado para as áreas mais frias do corpo pelo sangue circulante (JUDY,
1984).
O sistema termorregulador é constituído por três componentes
fundamentais:
Termorreceptores sensitivos,
Centro integrador e controlador e
Sistema de órgãos efetores.
Os termorreceptores sensitivos transmitem a informação da temperatura
da pele e da temperatura central corporal ao centro integrador e controlador, o
hipotálamo, que compara essa informação com um valor de referência padrão
ou valor fixo (set-point). Com base na diferença entre as aferências dos
termorreceptores e do ponto fixo, o hipotálamo fornece informação para os
sistemas efetores que controlam a produção ou a dissipação de calor,
regulando assim a temperatura corporal em torno do valor de referência (set-
point) (Figura 1).
A área pré-ótica do hipotálamo anterior exerce função chave na regulação
da temperatura corporal. O aquecimento local dessa área ativa todos os
mecanismos comportamentais e fisiológicos de dissipação de calor, e o
resfriamento local do hipotálamo posterior iniciam as respostas
termorreguladoras para conservar e produzir calor.
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5. Mecanismos que
Células Termorreceptoras
HIPOTÁLAMO incrementam a
ANTERIOR dissipação de calor
corporal e a redução
CALOR Perda de calor
de metabolismo
Mecanismos que
HIPOTÁLAMO aumentam a
FRIO POSTERIOR produção e a
conservação de
Ganho de Calor
calor corporal.
Figura 1: Centro hipotalâmico da termorregulação
Respostas termorreguladoras também são obtidas por alterações de
temperatura da medula espinhal, ativando principalmente o sistema nervoso
simpático. Na base da medula se localizam os receptores de todos os
estímulos provenientes do ambiente externo e que fazem a comunicação entre
as várias partes do corpo.
4. MECANISMOS FÍSICOS DE TROCA DE CALOR
Os animais homeotermos, ou seja, aqueles que atendem a um padrão de
termorregulação em espécies taquimetabólicas (com alto nível de metabolismo
basal), nas quais a variação da temperatura corporal é mantida relativamente
uniforme e constante apesar das flutuações do ambiente térmico. Isto ocorre
por meio do balanço de energia que os animais realizam através de três formas
principais:
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6. 1. calor produzido pelo metabolismo animal;
2. ganho de calor do ambiente e
3. dissipação de calor corporal para o ambiente.
O animal realiza o balanço de energia (trocas de calor entre ambiente e
animal) para a manutenção de sua homeostase térmica, quando, então,
equilibra o ganho com a dissipação de calor. A equação, abaixo representa o
balanço de energia realizado pelo animal.
M ± R ± Cd ± Cc – E = 0
onde:
M = calor produzido pelo metabolismo animal;
R = calor ganho e dissipado por radiação;
Cd = calor ganho e dissipado por condução;
Cv = calor ganho e dissipado por convecção; e
E = calor dissipado por evaporação.
O animal é um sistema termodinâmico que continuamente troca calor com o
ambiente. Essas trocas obedecem às leis da física e podem ser classificadas
como sensíveis e latentes.
4.1. Troca sensível
A forma sensível de troca de calor entre o animal e o ambiente somente
ocorre quando há diferença entre as temperaturas dos mesmos (gradiente
térmico). Ela é realizada por meio de radiação, condução e convecção.
A radiação se caracteriza pela emissão de calor na forma de ondas
eletromagnéticas. A superfície de todos os objetos emite essas ondas em
qualquer temperatura acima do zero absoluto. O ganho de calor por radiação
térmica ocorre quando a temperatura dos objetos (parede, gaiola, telhado, etc.)
é maior que a temperatura de superfície dos animais. Nos trópicos o ganho de
calor por radiação é significativo quando consideramos a insolação direta e
indireta.
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7. Para avaliar o fluxo de radiação que incide sobre o animal em determinado
ambiente, adota-se a utilização do termômetro de globo negro, um aparelho
constituído de uma esfera oca de 15 cm de diâmetro pintada de preto fosco
sendo acoplado um termômetro de mercúrio, cujo sensor é localizado no
interior (centro) do globo. Pela leitura deste equipamento, tem-se o efeito das
trocas de calor por radiação e convecção.
A condução é a troca de calor entre moléculas adjacentes. Por este
processo, o animal ganha ou perde calor através do contato com superfícies
mais quentes ou mais frias, respectivamente, que a superfície de seu corpo. É
por condução que um animal dissipa o excesso de calor ao se deitar sobre um
piso frio. Este processo de troca de calor é dependente da condutividade
térmica do material.
A convecção se refere à dissipação de calor por ação de correntes aéreas
de convecção. O vento com menor temperatura que a superfície corporal do
animal, passa sobre ela arrastando o calor, favorecendo as perdas convectivas
entre o animal e o ambiente.
4.2. Troca insensível
Também chamada de latente, a forma insensível de troca de calor entre o
animal e o ambiente não depende do gradiente térmico, mas depende do
gradiente de vapor d’água.
O processo latente torna-se um mecanismo fundamental para a
sobrevivência do animal em altas temperaturas. A dissipação do excesso de
calor ocorre pelo processo evaporativo, no qual, cada grama de água
evaporada equivale à dissipação de 582 calorias pelo animal. Quando expostos
a temperatura acima daquela considerada ideal, os animais intensificam a
dissipação de calor pelo trato respiratório, sendo este o principal mecanismo
utilizado para manutenção da homeostase térmica. Esta resposta é decorrente
da estimulação direta do centro de calor no hipotálamo anterior.
O equilíbrio térmico entre produção e dissipação de calor corporal é
obtido através do mecanismo termorregulatório, o qual consiste de uma série
de ajustes comportamentais, fisiológicos e anatômicos realizados pelo animal
mediante as variações do ambiente térmico.
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8. A regulação da temperatura corporal é realizada por mecanismos de
feedback controlados pelo hipotálamo. Os receptores corporais sensíveis à
temperatura ambiente são ditos como termorreceptores. Eles estão localizados
na pele, na base da medula espinhal, nos órgãos abdominais e nas grandes
veias; todos desencadeando processos para manter a temperatura corporal
através de respostas comportamentais e fisiológicas.
Na condição de ambiente frio, onde o gradiente de temperatura entre o
animal e o ambiente é maior, a dissipação de calor sensível predomina e na
condição de alta temperatura ambiente, quando o gradiente de temperatura
entre o animal e ambiente se inverte, a dissipação de calor por evaporação se
intensifica superando as trocas via calor sensível.
5. AMBIENTE TÉRMICO
A caracterização do ambiente térmico, relativo aos sistemas de produção
animal, envolve os efeitos da temperatura ambiente, umidade relativa, radiação
e vento, e pode ser feita por meio de uma única variável, a temperatura
ambiente efetiva. A temperatura ambiente é considerada o mais importante
componente do ambiente térmico.
A faixa de temperatura ambiente efetiva na qual o animal mantém a
homeostase térmica com mínimo esforço dos mecanismos termorregulatórios é
chamada de zona de termoneutralidade, na qual a produção de calor é mínima
e constante.
Conforto térmico tem sido definido como a faixa de temperatura ambiente
efetiva, dentro da qual a taxa metabólica está em seu nível mínimo, é
constante, dependente do plano de alimentação e do peso do animal, mas é
independente das condições térmicas do ambiente. Nesta faixa de
temperatura, o esforço termorregulatório é mínimo, não há sensação de frio ou
calor, e o desempenho do animal é otimizado, pois ocorre o menor desperdício
de energia.
Na Figura 2, pode-se observar que a zona de conforto térmico é limitada
pelas temperaturas efetivas ambientais dos pontos A e A’; a zona de
termoneutralidade, pelos pontos B e B’; a zona de homeotermia, pelos pontos
C e C’ (onde não ocorrem modificações na temperatura do núcleo corporal dos
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9. animais); e a zona de sobrevivência, pelas temperaturas efetivas ambientais
entre os pontos D e D’.
Zona de sobrevivência
Zona de homeotermia
Morte
por
Termoneutralidade calor
Morte
por frio
Temperat ura corporal
Produção de calor Conf orto
Térmico
calor sensível
Hipo-
termia
Hiper-
calor latente
termia
D C B A A’ B’ C’ D’
Estresse por frio Estresse por calor
Temperatura ambiente efetiva
Fonte: Adaptado de Baêta e Souza, 1997.
Figura 2. Zonas de Sobrevivência Térmica
Em situações de frio
De A até B, os animais realizam ajustes comportamentais para conservar
o calor corporal, aumentando ao máximo o isolamento térmico corporal. Suas
normas de conduta neste ambiente são buscar sol, lugares secos e pisos
aquecidos, refugiar-se do vento, agrupar-se, diminuir o consumo de água e
aumentar o de alimentos. Auxiliando o processo, ocorrem vasoconstrição
periférica e piloereção. Ainda assim, nesta fase, não há aumento na produção
de calor pelos animais.
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10. A temperatura ambiente efetiva do ponto B é a Temperatura Crítica
Inferior (TCI). Abaixo desta, o animal aciona seus mecanismos
termorregulatórios para incrementar a produção e retenção de calor corporal,
compensando a dissipação para o ambiente.
É importante lembrar que a alimentação produz uma mudança na
temperatura correspondente ao ponto B. Um bom nível alimentar abaixa,
notadamente, a temperatura correspondente a este ponto. Nesta faixa de
temperatura ambiental efetiva que vai até o ponto C, os animais realizam
processos termogênicos. Em um primeiro momento, eles realizam tremores
musculares, que são paulatinamente substituídos por uma resposta em longo
prazo, consistente de uma termogênese sem tremores, gerada pelo sistema
neuro-hormonal e caracterizada por elevação dos níveis de hormônios
tireoideanos, catecolaminas e glicocorticóides, para aumentar a oxidação de
substratos, produzindo maior quantidade de calor, atuando no músculo
esquelético, tecido adiposo e fígado.
Abaixo da TCI, pode haver mudanças no desempenho produtivo e
conversão alimentar dos animais, afetando a produção.
No limite inferior (ponto C), fica a temperatura crítica inferior absoluta, na
qual a taxa metabólica é máxima (ponto máximo de compensação metabólica).
Se a temperatura ambiental efetiva continuar decrescendo, o animal entra na
zona de frio intolerável. Nesta faixa de frio intenso, a taxa metabólica é
levemente acima da máxima e pode ser mantida por um período curto, pois a
taxa de produção de calor não consegue compensar a dissipação para o
ambiente. Este fato provoca a queda na temperatura corporal do animal e,
conseqüentemente, a sua morte (ponto D).
A duração do estresse de frio pode alterar a zona de conforto do animal:
quando o estresse é agudo (queda de temperatura em curto espaço de tempo),
ocorre aumento na produção de calor; quando é crônico, o animal se adapta ao
frio aumentando o isolamento térmico interno (epiderme e tecido subcutâneo) e
externo (pele, pêlo e ar), economizando energia no processo termorregulatório.
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11. Em situações de calor
Exatamente ao contrário do que ocorre no frio, de A’ até B’, os animais
precisam realizar ajustes comportamentais para dissipar o excesso de calor
corporal, diminuindo o isolamento térmico animal. Suas normas de conduta
neste ambiente são buscar sombra, lugares molhados (chafurdar) e pisos frios,
expor-se ao vento, evitar se agrupar, diminuir o consumo de alimentos e
aumentar o de água. Em regiões quentes (estresse crônico), os animais
diminuem a gordura subcutânea e, também, a cobertura de pêlos. Auxiliando o
processo, intensificam-se os mecanismos de troca latente (insensível) (Figura
2), que requerem maior gasto de energia, que são o aumento na freqüência
respiratória e a sudorese. Os animais que não apresentam glândulas
sudoríparas funcionais recorrem a ofegação (aumento da freqüência do ritmo
respiratório) como principal mecanismo para dissipação do excesso de calor
corporal nesta faixa de temperatura. Neste ambiente ocorre, ainda, a
vasodilatação periférica, mas, mesmo assim, nesta fase, não há diminuição na
produção de calor.
A temperatura efetiva do ponto B’ é a Temperatura Crítica Superior (TCS).
Acima desta, o animal aciona seus mecanismos termorregulatórios para
diminuir a produção e incrementar a dissipação de calor corporal.
Nesta faixa de temperatura ambiental efetiva que vai até o ponto C, os
animais realizam processos de termólise caracterizados por diminuição da taxa
metabólica, dos níveis de hormônios tireoideanos e catecolaminas e elevação
dos níveis plasmáticos de glicocorticóides. Apesar disso, o nível de calor tende
a aumentar, especialmente pelo efeito de Van’t Hoff.
Acima da TCS, o animal não consegue regular por muito tempo a
homeostase térmica, e a temperatura corporal se eleva. No estresse agudo, o
animal aumenta a freqüência respiratória (Tabela 2), e, em estresse crônico,
ele reduz sua taxa metabólica, ocorrendo redistribuição anatômica da gordura
depositada.
A partir do ponto C’ (temperatura crítica superior absoluta), os ajustes
termorregulatórios não são suficientes, e se apresenta uma hipertermia
acentuada que, se persistir por algumas horas, leva o animal à morte por
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12. alteração dos mecanismos fisiológicos vitais. A maior parte dos mamíferos
morre quando a temperatura corporal alcança 42 a 45ºC.
Tabela 2. Efeito da temperatura ambiente sobre a freqüência respiratória
(movimentos/minuto) e temperatura retal (° de leitoas dos 15 aos 30 kg
C)
Item Temperatura ambiente (°C) CV%
15 22 32
Freqüência resp. (mov/min) 33±2c 47±5b 64±4a 7,6
Temperatura retal (°C) 39,4±0,2b 40,2±0,1a 40,2±0,2a 0,5
Significativo pelo teste SNK (P>0,01) Fonte: FERREIRA et al. (1998).
A determinação dos limites de termoneutralidade depende de diversos
fatores inerentes ao próprio animal (idade, sexo, estado fisiológico, nível de
consumo e plano de alimentação, nível de produção, grau de adaptação,
tamanho do grupo) e de fatores ambientais, como: temperatura, umidade e
movimento do ar, tipo de piso, calor radiante (Tabela 3 e 4) .
Tabela 3. Temperatura crítica inferior (TCI), zona de conforto térmico (ZCT) e
temperatura crítica superior para suínos.
Categoria
TCI ZCT TCS
Nascimento 15 30 a 32 38
1ª semana 15 27 a 28 35
2ª semana 13 25 a 26 35
3ª semana 13 22 a 24 34
4ª semana 10 21 a 22 31
5ª a 8ª semana 8 20 a 22 30
20 a 30 kg 8 18 a 20 27
30 a 60 kg 5 16 a 20 27
60 a 100 kg 5 12 a 18 27
Reprodutores 4 12 a 18 27
Fonte: Adaptado de diversos autores.
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13. Tabela 4. Temperatura crítica inferior (TCI), zona de conforto térmico (ZCT) e
temperatura crítica superior (TCS) para algumas espécies de animais
domésticos.
Animal TCI (°C) ZCT (°C) TCS (°C)
bovino leite 5 13 a 18 25
bovino europeu -10 -1 a 16 27
zebu 0 10 a 27 35
ovino -20 15 a 30 35
caprino -20 20 a 30 34
ave 15 18 a 26 32
Fonte: Baêta e Souza, 1997.
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Elementos do clima agem sobre o organismo animal, mediante o fluxo
de energia térmica que ele absorve ou emite. Assim, o animal porta-se como
um sistema termodinâmico que, continuamente, troca energia com o ambiente.
A quantidade de energia calórica que chega a um organismo caracteriza
a interação direta do animal com o meio. A termorregulação é a função pela
qual a homeostase térmica dos animais é mantida em seus valores normais,
independente das condições de ambiente térmico. Variações ocorridas no
ambiente térmico, principalmente na temperatura ambiente resultam na
ativação de mecanismos termorregulatórios que afetam o metabolismo
energético com conseqüências sobre a produção e nutrição animal.
Os ajustes fisiológicos realizados pelo animal mediante condições
adversas de temperatura ambiente influenciam o consumo de alimentos, a
disponibilidade de nutrientes, a eficiência de utilização e os requerimentos de
energia alterando a taxa de crescimento e composição de carcaça.
O estresse térmico influencia as trocas de calor entre o animal e o
ambiente, refletindo em alterações na produção de calor e, consequentemente,
no desempenho animal. Portanto, para obter o melhor desempenho, o animal
requer condições térmicas ambientais onde a eficiência produtiva e reprodutiva
sejam maximizadas.
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14. 7. BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
BAÊTA, F.C. e SOUZA, C. F. Ambiência em edificações rurais – conforto
animal. Ed. UFV, Viçosa – MG, 1997. 246 p.
CURTIS, S. E. Environment management in animal agriculture. Ames, Iowa
State University Press, 1983. 409 p.
DIVIDICH, J. L. et al. Thermoregulation. In: WISEMAN, J., VARLEY, M. A.,
CHADWICK, J. P. Progress in pig science, Nottingham University Press, p.
229 - 263 1998.
FERREIRA, R.A. Níveis de Energia Digestível para Leitoas dos 15 aos 60 Kg
Mantidas em Ambiente De Frio (15° C). Viçosa, MG: UFV, 1998. 57 p.
Dissertação (Mestrado em Bioclimatologia Animal) - Universidade Federal
de Viçosa, 1998.
GUYTON, A. C. Tratado de Fisiologia Médica. Ed. Guanabara / Koogan 8ª
edição. 864p.1988.
JUDY, W. V. Regulação da temperatura corporal. In: SELKURT, E.E. Fisiologia.
Ed Guanabara Koogan, 1984, p.519 – 535.
TAVARES, S.L.S. et al. Influência da temperatura sobre o desempenho e os
parâmetros fisiológicos de suínos machos castrados dos 30 aos 60 kg.
Rev. Bras. Zootec. v. 29(1), p. 199 – 205, 2000.
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