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As Trocas Gasosas Nos Seres Vivos

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AS TROCAS GASOSAS NOS SERES VIVOS

AS TROCAS GASOSAS NOS SERES VIVOS

 As trocas de gases são essenciais à vida dos seres vivos e ocorrem, nos animais,
através de superfícies respiratórias.
1. Quais são os gases trocados entre os seres vivos e o meio?
-Os gases trocados entre os seres vivos e o meio são, na generalidade, o O2 e o CO2.
2. Qual é a origem biológica destes gases?
Fotossíntese
(Plantas, algas e
bactérias
fotossintéticas)

CO2 O2

Respiração aeróbia
(Organismos aeróbios)
-Como as plantas (as algas e as bactérias fotossintéticas) realizam a fotossíntese
ocorre a libertação do excesso de O2 e absorção de CO2 (durante o dia – na ausência
de luz ocorre o inverso) através das superfícies respiratórias.
Como os organismos aeróbios realizam a respiração aeróbia, absorvem O2 e libertam
CO2.
Nota: Todo o oxigénio atmosférico tem origem na fotossíntese e, portanto, nos seres vivos. Porém, o mesmo
não se pode afirmar em relação ao CO2, dado que este também é produzido através de processos abióticos.
AS TROCAS GASOSAS NOS SERES VIVOS

 As trocas de gases são essenciais à vida dos seres vivos e ocorrem, nos animais,
através de superfícies respiratórias.
 Os seres aeróbios recorrem à respiração aeróbia (ou celular) para obterem a
energia que necessitam para as suas atividades metabólicas (anabólicas) a partir
dos nutrientes energéticos e do oxigénio produzindo, no processo, dióxido de
carbono, que necessitam eliminar.

 Os seres vivos também transpiram, perdendo assim água para o meio ambiente.
3. O que são as superfícies respiratórias?
-As superfícies respiratórias são as estruturas orgânicas através das
quais ocorrem as trocas gasosas entre o meio interno dos seres vivos e
o meio externo.
AS TROCAS GASOSAS NOS SERES VIVOS

 O oxigénio e o dióxido de carbono encontram-se presentes na atmosfera e na


água.

 Na atmosfera, quanto maior for a altitude, apesar da


proporção entre o O2 e CO2 se manter constante (sendo a
concentração de O2 mais elevada), mais rarefeito é o ar. Por
exemplo, aos 6 km de altitude, a concentração de O2 é
apenas metade da concentração ao nível do mar.
 Na água, a concentração de oxigénio é menor que na
atmosfera (no máximo ¼) e menor que a de CO2. Quanto
maior for temperatura e a salinidade da água menor é a
dissolução destes gases, aumentando com a agitação da água
(hidrodinamismo). Deste modo, a concentração de oxigénio
pode ser um fator limitante da sobrevivência dos seres
aeróbios aquáticos.
 Qual é a consequência do aquecimento global na
sobrevivência dos seres marinhos aeróbios?

 Exercícios da pág. 227


TROCAS GASOSAS NAS PLANTAS

5
4
TROCAS GASOSAS NAS PLANTAS

 Qual é a diferença a nível das trocas gasosas entre as plantas (reino


Plantae) e os animais (reino Animalia)?

 Os animais recorrem à respiração aeróbia, pelo que necessitam obter


oxigénio e eliminar o dióxido de carbono;
 As plantas também são seres aeróbios, pelo que apresentam as mesmas
necessidades. Porém, também realizam a fotossíntese, pelo que
necessitam de grandes quantidades de dióxido de carbono, libertando o
excesso de oxigénio durante o dia.
TROCAS GASOSAS NAS PLANTAS

Como é que ocorrem as trocas gasosas entre as plantas e o meio


ambiente?

 As plantas apresentam estruturas especializadas que permitem e


controlam  as trocas gasosas com o meio ambiente – os estomas.

Células- guarda (ou estomáticas)

Cutícula

Células de
companhia

 As células estomáticas apresentam algumas especificidades:


- apresentam muitos cloroplastos;
- a parte da parede celular que delimita o ostíolo é mais espessa;
- apresentam microfibrilas de celulose que facilitam a abertura do
ostíolo.
TROCAS GASOSAS NAS PLANTAS

Mecanismo de abertura e fecho dos estomas


TROCAS GASOSAS NAS PLANTAS

Mecanismo de abertura e fecho dos estomas

 O grau de abertura dos estomas é condicionado por alterações do


estado de turgescência das células estomáticas:
 Quando as células estomáticas (ou de guarda) estão túrgidas, a
pressão de turgescência é maior, e as zonas das células com parede
mais fina deforma-se mais facilmente do que a zona de maior
espessamento, originando a abertura do estoma;
 Quando as células estomáticas estão menos túrgidas, por perda de
água, a pressão de turgescência é menor, pelo que as zonas com
espessamento das duas células se aproximam, fechando o estoma.
TROCAS GASOSAS NAS PLANTAS

 O mecanismo de abertura e fecho dos estomas está diretamente relacionado com


a concentração de iões nas células estomáticas (como os iões K+):
 O transporte ativo de iões K+ para o interior das células estomáticas aumenta o
Abertura

seu potencial osmótico, pelo que a água tende a entrar (osmose), sendo esta
proveniente das células vizinhas.
 Como a pressão de turgescência aumenta, os estomas abrem, durante o tempo
que ocorrer o transporte ativo.
 Quando o transporte ativo pára, os iões K+ saem das células estomáticas por
Fecho

difusão o que leva à saída de água para as células das epiderme.


 As células estomáticas perdem assim a turgescência e o estoma fecha-se.
TROCAS GASOSAS NAS PLANTAS

Mecanismo de abertura e fecho dos estomas

 Para controlar a taxa da transpiração a pressão de turgescência das células


estomáticas é alterada, indiretamente,…
- pela concentração de CO2 no mesófilo foliar; 
- pela intensidade luminosa; 
- pela temperatura atmosférica; 
- pelo intensidade do vento; 
- pela disponibilidade de água no solo; 
- pela humidade atmosférica. 
 Legendar diapositivo
 Exercícios da pág. 229
AS TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através da superfície corporal


 Nos animais de dimensões reduzidas e simples, como as hidras e as
planárias, os gases respiratórios (O2 e CO2) difundem-se diretamente
através da superfície do corpo, pois não há necessidade de uma superfície
respiratória dedicada/específica.
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Que tipos de superfícies respiratórias existem nos animais?

3- Identifique as diferentes superfícies respiratórias representadas.


TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Que tipos de superfícies respiratórias existem nos animais?

 Nas superfícies respiratórias as trocas podem ocorrer diretamente entre as


células e o meio exterior através de difusão direta.
 Na maior parte dos animais a difusão é indireta, uma vez que os gases
respiratórios são transportados por um fluido circulante das células para o
exterior e vice-versa.
 Nestes casos as trocas gasosas que ocorrem a nível das superfícies
respiratórias designam-se por hematose.
 Como o oxigénio se dissolve mal na água, são necessárias substâncias
transportadoras – os pigmentos respiratórios – como a hemoglobina ou a
hemocianina (em moluscos e crustáceos).
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Que tipos de superfícies respiratórias existem nos animais?

 Apesar da diversidade existente, todas as superfícies respiratórias apresentam


uma série de caraterísticas comuns que permitem aumentar a eficácia das trocas
gasosas:
-possuem pouca espessura (geralmente apenas uma camada de células separa
o meio externo do meio interno);
-apresentam-se sempre húmidas (facilita a difusão dos gases respiratórios);
-são muito vascularizadas (aumenta a difusão com o fluido circulante);
-apresentam uma grande superfície de contacto entre o meio interno e o meio
externo.  Exercícios da pág. 232
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de traqueias


 Muitos insetos e outros artrópodes terrestres (como as aranhas e
escorpiões) apresentam um sistema respiratório constituído por uma rede de
traqueias, que se ramificam a partir dos espiráculos, e terminam nas traquíolas,
que contactam diretamente com as células, pelo que a difusão é direta.
 O sistema circulatório não é utilizado no transporte dos gases respiratórios.

 Nos insetos voadores existem sacos aéreos que facilitam a ventilação e


ocorrem movimentos musculares que contraem as traqueias (a ventilação é
ativa).
 Apesar de os insetos possuírem um sistema circulatório aberto, apresentam
elevadas taxas metabólicas porque as trocas gasosas são muito eficazes.
Porém, a dimensão dos organismos não pode ser muito grande.  Exercícios da pág. 234
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através da superfície corporal (tegumento)


 Em animais mais complexos, como os anfíbios e anelídeos (como a
minhoca, por ex.) as trocas gasosas ocorrem através do tegumento que
reveste o corpo do animal e o sistema circulatório, que permite a
distribuição dos gases através de todo o corpo.
 A pele deve estar sempre húmida de modo a permitir a hematose
cutânea, facilitada pela grande vascularização na superfície do corpo.

 Os anfíbios e alguns peixes possuem hematose cutânea e pulmonar ou branquial.

 Exercícios da pág. 233


TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de brânquias


 As brânquias:
-são os órgãos respiratórios da maioria dos animais aquáticos;
-podem estar alojadas no interior do animal (brânquias
internas), como nos crustáceos, moluscos ou peixes, ou
localizarem-se no exterior do corpo (brânquias externas), como
no axolote;
-constituem superfícies de trocas gasosas de grande dimensão. O axolote apresenta
brânquias externas

 Nos peixes cartilagíneos, como os tubarões e as raias, a água entra pela boca
e/ou por orifícios laterais (espiráculos), percorre as brânquias (ou “guelras”) e sai
pelas fendas branquiais.
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de brânquias


 As brânquias:
-são os órgãos respiratórios da maioria dos animais aquáticos;
-podem estar alojadas no interior do animal (brânquias
internas), como nos crustáceos, moluscos ou peixes, ou
localizarem-se no exterior do corpo (brânquias externas), como
no axolote;
-constituem superfícies de trocas gasosas de grande dimensão. O axolote apresenta
brânquias externas

 Nos peixes ósseos as brânquias (ou “guelras”) encontram-se


numa cavidade – câmara branquial – protegidas por uma estrutura
móvel – opérculo.

 Nestes peixes a água entra pela boca, atravessa as brânquias e sai


pelas fendas operculares.
 Exercícios da pág. 235 e 236
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de brânquias

Aferente – “que entra”


Eferente –”que sai”
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de brânquias

1- Descreva o percurso realizado pela água ao longo do sistema respiratório do peixe.


2- Como é constituída uma brânquia?
3- Compare o sentido do fluxo da água com o sentido do fluxo sanguíneo, nos
filamentos branquiais.
4- Como varia a concentração de oxigénio na água, comparativamente com a
percentagem de saturação de oxigénio no sangue?
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de brânquias

 Nos peixes ósseos, as brânquias são


constituídas por séries de filamentos
duplos, inseridos obliquamente em
estruturas ósseas denominadas arcos
branquiais.
 Em cada filamento branquial existe um
vaso sanguíneo por onde o sangue entra
na brânquia, e um outro, por onde o
sangue sai da brânquia.
 Entre estes dois vasos sanguíneos
existe uma densa rede de capilares, que
estão contidos em dilatações do
filamento branquial, chamadas lamelas.
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de brânquias

 A água que entra pela boca dos peixes


passa por entre as lamelas, cruzando-se
em sentido contrário com o sangue, que
circula nos capilares sanguíneos —
mecanismo de contracorrente.
 Este mecanismo, no qual o sangue flui
no sentido contrário ao da água, permite
aumentar significativamente a eficiência
da hematose branquial (a água apresenta
pequena concentração de oxigénio).
 À medida que o sangue flui através dos
capilares, vai ficando cada vez mais rico
em oxigénio e, dado que circula em
sentido contrário ao da água, vai
contactando com água que é
sucessivamente mais rica em oxigénio.

Mecanismo de contracorrente nos peixes


TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de brânquias

 Assim, mantém-se um coeficiente de


difusão elevado, que permite que cerca
de 80% do oxigénio da água se difunda
para o sangue.
 Simultaneamente, e pelo mesmo
mecanismo, o dióxido de carbono
difunde-se em sentido contrário.
 A existência do mecanismo de
contracorrente é muito importante, pois a
quantidade de oxigénio dissolvido na
água é muito inferior à que existe na
atmosfera.
 Exercícios da pág. 237

Mecanismo de contracorrente nos peixes


Situação hipotética de ausência de mecanismo de contracorrente
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de pulmões

 Os pulmões são superfícies respiratórias, localizadas no interior do corpo, e são as


mais adaptadas ao ambiente terrestre.
 Todos os vertebrados terrestres os possuem, embora se encontrem diferentes
graus de complexidade entre os diferentes grupos de animais.
 Existe uma tendência evolutiva que aponta no sentido de um aumento da
superfície do epitélio respiratório (Anfíbios  Répteis  Aves e Mamíferos).
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de pulmões

 Durante o processo evolutivo, os sistemas respiratórios dos vertebrados sofreram


as seguintes adaptações:
 aumento da superfície respiratória (por ramificação, compartimentação e
pregueamento no interior do pulmão);
 ventilação mais eficiente (no que respeita à renovação e circulação do ar
nos pulmões, envolvendo mais músculos e outras estruturas);
 circulação sanguínea mais eficaz (não só por aumento das superfícies
respiratórias, mas também através do surgimento de uma circulação dupla e
completa – nos mamíferos e nas aves).
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de pulmões


 Os anfíbios, os répteis, as aves e os mamíferos apresentam hematose pulmonar.
 Os anfíbios possuem os pulmões mais simples e efetuam igualmente trocas gasosas
através da pele (hematose cutânea).

 Os répteis, mais adaptados à


vida terrestre que os anfíbios,
possuem pulmões um pouco mais
desenvolvidos.

 As aves e os mamíferos
possuem os aparelhos respiratórios
mais complexos, apresentando
algumas diferenças estruturais e
funcionais.
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de pulmões

 A superfície pulmonar dos anfíbios é reduzida, pelo que


tem de ocorrer hematose cutânea através do tegumento. As
formas larvares são aquáticas, pelo que apresentam
brânquias.

 A ventilação pulmonar é realizada apenas por músculos associados à cavidade


bucal, pois os anfíbios não possuem costelas nem diafragma.

 As características das superfícies respiratórias e a circulação sanguínea dupla,


mas incompleta, impedem que os anfíbios tenham uma taxa metabólica elevada
e que a sua distribuição geográfica se limite a zonas húmidas.
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de pulmões

 As aves são animais com um metabolismo


muito elevado, pelo que necessitam de elevadas
quantidades de oxigénio.
 Para tal, apresentam uma grande superfície
respiratória, uma eficiente ventilação pulmonar
e sacos aéreos, que sofrem contração ou
dilatação, constituindo também reservas de ar
(importantes durante o voo), melhorando assim
a eficácia da ventilação.
 Para além disso, estas estruturas facilitam o
voo das aves, pois tornam-nas menos densas e
contribuem para a dissipação de calor
resultante do metabolismo, sobretudo durante
o voo.
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de pulmões

 No sistema respiratório das aves, o ar circula


apenas num sentido, num circuito que passa
pelos sacos aéreos posteriores, pulmões e
sacos aéreos anteriores.
 A hematose ocorre apenas nos pulmões,
mais precisamente nos parabrônquios, que são
finos canais.
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de pulmões

 Para que o ar percorra todo o sistema


respiratório de uma ave, são necessários dois
ciclos ventilatórios:
 Na primeira inspiração, o ar circula pela
traqueia até aos sacos aéreos posteriores, por
expansão destes. A sua contração, durante a
expiração, empurra esse ar para os pulmões,
onde ocorre a hematose.
 Durante a segunda inspiração, a expansão
dos sacos aéreos anteriores capta o ar dos
pulmões. A contração destes expele o ar para o
exterior através da traqueia – expiração.

Nota: no início da 1ª inspiração todos


os sacos aéreos estão contraídos, só
expandindo os posteriores.
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de pulmões


 Tal como acontece com a água no caso das
brânquias, o ar circula nos parabrônquios no
sentido oposto ao da circulação sanguínea
(mecanismo de contracorrente), o que aumenta
a eficiência da hematose.
 O sistema respiratório das aves é muito
eficiente, também porque não há mistura de ar
inspirado com o ar que permaneceu nos
pulmões, já empobrecido em oxigénio, como
acontece com os outros vertebrados terrestres.
 Para além disso, a circulação dupla e
completa, não permite a mistura de sangue
arterial com sangue venoso.
 As características das superfícies respiratórias
das aves possibilitam elevadas taxas metabólicas
e o voo, apresentando assim estes vertebrados
uma ampla distribuição geográfica.

 Exercícios da pág. 237, 238 e 239


TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de pulmões


 No caso dos mamíferos, incluindo o Homem, os pulmões apresentam uma superfície
respiratória constituída por milhões de alvéolos pulmonares, dispostos em cacho à volta
dos bronquíolos.

Sistema respiratório nos mamíferos Alvéolos pulmonares Hematose pulmonar


TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de pulmões


TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

Trocas gasosas através de pulmões


 Nos mamíferos, um ciclo ventilatório é composto por dois
momentos:
 Inicialmente, dá-se a inspiração, na qual o ar passa
através da traqueia, dos brônquios e dos bronquíolos,
até chegar aos alvéolos, altamente irrigados, onde se dá
a hematose.
 Seguidamente, tem lugar a expiração, na qual o ar
percorre o caminho inverso até ser expulso para o
exterior.
 No Homem, mesmo depois de uma expiração profunda,
permanece sempre algum ar nos pulmões (ar residual).
TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

 Pode-se assim concluir que as trocas gasosas


estão dependentes das superfícies respiratórias,
que, por sua vez:
 estão relacionadas com a complexidade do
animal;
 são resultado da adaptação deste ao meio
em que vive.

 Exercícios da pág. 225

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