Apostila conforto termico_2012

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Apostila conforto termico_2012

  1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO COLEGIADO DE ZOOTECNIADisciplina: BIOCLIMATOLOGIA e AMBIÊNCIA ANIMALProfessor(a): SANDRA LUCIA DA SILVA TAVARESMaterial Didático TERMORREGULAÇÃO e CONFORTO TÉRMICO ANIMAL1. INTRODUÇÃO O animal continuamente troca calor com o ambiente, realizando o balançode energia para manter a temperatura corporal nos seus valores normais paraa espécie. A temperatura do ar, a temperatura média radiante, a umidade e avelocidade do ar influenciam a quantidade de calor trocada entre ambos. Todosesses elementos têm ação integrada sobre o animal e caracteriza o seuambiente térmico, que pode ser expresso em uma única variável, chamadatemperatura ambiente efetiva. Para realizar o balanço de energia, o animal reage às condições doambiente térmico fazendo ajustes fisiológicos e comportamentais. Oscomportamentais permitem ao animal a possibilidade de alterar seu microclima,enquanto os fisiológicos buscam a adaptação. Ambos objetivam o confortotérmico e sugerem que o animal é o melhor indicador das condições térmicasdo ambiente. A manutenção da temperatura corporal, sob condições ambientaistermicamente estressantes, requer alteração de várias funções do animal, emrazão do fluxo de calor que se estabelece entre o animal e o ambiente: nascondições de altas temperaturas ambientes, o animal necessita reduzir suataxa de produção e conservação de calor e incrementar a dissipação de calorcorporal para o ambiente, para evitar a elevação de sua temperatura corporal;nas condições de baixas temperaturas ambientes, os processos de 1
  2. 2. conservação e produção de calor corporal precisam ser intensificados, paracompensar o incremento na dissipação desse calor, em razão da maiordemanda térmica do ambiente.2. TERMORREGULAÇÃO Processo de controle da temperatura em um sistema físico qualquer. Osorganismos vivos comportam-se como sistemas físicos geradores de energiatérmica, portanto são capazes, em maior ou menor grau, de regular suatemperatura corporal mediante as variações de ambiente interno (animal) eexterno (clima). As espécies animais, quanto ao processo de regulação da temperaturacorporal, tem sua classificação baseada na principal fonte de calor utilizadapelos organismos para manter a homeostase térmica, em animais:Endotérmicos - a quantidade de energia térmica estocada dependeessencialmente de uma elevada taxa metabólica (taquimetabolismo), eEctotérmicos – a quantidade de energia térmica estocada depende mais daenergia proveniente do ambiente. Os animais endotérmicos nos quais a variação de calor estocado émantida dentro de limites especificados e geralmente bastante estreitos,independentemente das variações térmicas do ambiente externo, sãochamados de homeotérmicos. A homeotermia é a condição de manutenção da temperatura corporal emvalores relativamente constante e independente do ambiente térmico externo.Por mais que a temperatura do meio varie, a temperatura corporal doshomeotermos se mantém constante. São representados pelas espécies demamíferos e aves. A pecilotermia é a condição na qual o animal tem a temperatura corporaldo corpo variável de acordo com o ambiente térmico externo. O animal 2
  3. 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 demecanismos comportamentais e fisiológicos, já em animais pecilotérmicos atermorregulação irá ocorrer apenas por mecanismos comportamentais. A Tabela 1 apresenta valores de temperatura retal para algumas espéciesanimais, 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 umrequisito necessário ao desenvolvimento e sobrevivência de animaishomeotermos. A eficiente funcionalidade dos diferentes processos fisiológicosenvolvidos na regulação do equilíbrio térmico entre produção e dissipação decalor assegura não apenas a sobrevivência, mas, também, o desempenhoprodutivo dos animais. 3
  4. 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 etransferido para o ambiente. A troca de calor interno se processa por condução,dependente do gradiente térmico entre os tecidos, e por convecção forçada, naqual o calor é conduzido da parede do vaso sangüíneo para o líquido vasculare transportado para as áreas mais frias do corpo pelo sangue circulante (JUDY,1984). O sistema termorregulador é constituído por três componentesfundamentais: Termorreceptores sensitivos, Centro integrador e controlador e Sistema de órgãos efetores. Os termorreceptores sensitivos transmitem a informação da temperaturada pele e da temperatura central corporal ao centro integrador e controlador, ohipotálamo, que compara essa informação com um valor de referência padrãoou valor fixo (set-point). Com base na diferença entre as aferências dostermorreceptores e do ponto fixo, o hipotálamo fornece informação para ossistemas 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 regulaçãoda temperatura corporal. O aquecimento local dessa área ativa todos osmecanismos comportamentais e fisiológicos de dissipação de calor, e oresfriamento local do hipotálamo posterior iniciam as respostastermorreguladoras para conservar e produzir calor. 4
  5. 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 detemperatura da medula espinhal, ativando principalmente o sistema nervososimpático. Na base da medula se localizam os receptores de todos osestímulos provenientes do ambiente externo e que fazem a comunicação entreas várias partes do corpo.4. MECANISMOS FÍSICOS DE TROCA DE CALOR Os animais homeotermos, ou seja, aqueles que atendem a um padrão determorregulação em espécies taquimetabólicas (com alto nível de metabolismobasal), nas quais a variação da temperatura corporal é mantida relativamenteuniforme e constante apesar das flutuações do ambiente térmico. Isto ocorrepor meio do balanço de energia que os animais realizam através de três formasprincipais: 5
  6. 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 eanimal) para a manutenção de sua homeostase térmica, quando, então,equilibra o ganho com a dissipação de calor. A equação, abaixo representa obalanço 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 oambiente. Essas trocas obedecem às leis da física e podem ser classificadascomo sensíveis e latentes. 4.1. Troca sensível A forma sensível de troca de calor entre o animal e o ambiente somenteocorre quando há diferença entre as temperaturas dos mesmos (gradientetérmico). Ela é realizada por meio de radiação, condução e convecção. A radiação se caracteriza pela emissão de calor na forma de ondaseletromagnéticas. A superfície de todos os objetos emite essas ondas emqualquer temperatura acima do zero absoluto. O ganho de calor por radiaçãotérmica ocorre quando a temperatura dos objetos (parede, gaiola, telhado, etc.)é maior que a temperatura de superfície dos animais. Nos trópicos o ganho decalor por radiação é significativo quando consideramos a insolação direta eindireta. 6
  7. 7. Para avaliar o fluxo de radiação que incide sobre o animal em determinadoambiente, adota-se a utilização do termômetro de globo negro, um aparelhoconstituído de uma esfera oca de 15 cm de diâmetro pintada de preto foscosendo acoplado um termômetro de mercúrio, cujo sensor é localizado nointerior (centro) do globo. Pela leitura deste equipamento, tem-se o efeito dastrocas de calor por radiação e convecção. A condução é a troca de calor entre moléculas adjacentes. Por esteprocesso, o animal ganha ou perde calor através do contato com superfíciesmais quentes ou mais frias, respectivamente, que a superfície de seu corpo. Épor condução que um animal dissipa o excesso de calor ao se deitar sobre umpiso frio. Este processo de troca de calor é dependente da condutividadetérmica do material. A convecção se refere à dissipação de calor por ação de correntes aéreasde convecção. O vento com menor temperatura que a superfície corporal doanimal, passa sobre ela arrastando o calor, favorecendo as perdas convectivasentre o animal e o ambiente. 4.2. Troca insensível Também chamada de latente, a forma insensível de troca de calor entre oanimal e o ambiente não depende do gradiente térmico, mas depende dogradiente de vapor d’água. O processo latente torna-se um mecanismo fundamental para asobrevivência do animal em altas temperaturas. A dissipação do excesso decalor ocorre pelo processo evaporativo, no qual, cada grama de águaevaporada equivale à dissipação de 582 calorias pelo animal. Quando expostosa temperatura acima daquela considerada ideal, os animais intensificam adissipação de calor pelo trato respiratório, sendo este o principal mecanismoutilizado para manutenção da homeostase térmica. Esta resposta é decorrenteda estimulação direta do centro de calor no hipotálamo anterior. O equilíbrio térmico entre produção e dissipação de calor corporal éobtido através do mecanismo termorregulatório, o qual consiste de uma sériede ajustes comportamentais, fisiológicos e anatômicos realizados pelo animalmediante as variações do ambiente térmico. 7
  8. 8. A regulação da temperatura corporal é realizada por mecanismos defeedback controlados pelo hipotálamo. Os receptores corporais sensíveis àtemperatura ambiente são ditos como termorreceptores. Eles estão localizadosna pele, na base da medula espinhal, nos órgãos abdominais e nas grandesveias; todos desencadeando processos para manter a temperatura corporalatravés de respostas comportamentais e fisiológicas. Na condição de ambiente frio, onde o gradiente de temperatura entre oanimal e o ambiente é maior, a dissipação de calor sensível predomina e nacondição de alta temperatura ambiente, quando o gradiente de temperaturaentre o animal e ambiente se inverte, a dissipação de calor por evaporação seintensifica superando as trocas via calor sensível.5. AMBIENTE TÉRMICO A caracterização do ambiente térmico, relativo aos sistemas de produçãoanimal, envolve os efeitos da temperatura ambiente, umidade relativa, radiaçãoe vento, e pode ser feita por meio de uma única variável, a temperaturaambiente efetiva. A temperatura ambiente é considerada o mais importantecomponente do ambiente térmico. A faixa de temperatura ambiente efetiva na qual o animal mantém ahomeostase térmica com mínimo esforço dos mecanismos termorregulatórios échamada de zona de termoneutralidade, na qual a produção de calor é mínimae constante. Conforto térmico tem sido definido como a faixa de temperatura ambienteefetiva, dentro da qual a taxa metabólica está em seu nível mínimo, éconstante, dependente do plano de alimentação e do peso do animal, mas éindependente das condições térmicas do ambiente. Nesta faixa detemperatura, o esforço termorregulatório é mínimo, não há sensação de frio oucalor, e o desempenho do animal é otimizado, pois ocorre o menor desperdíciode energia. Na Figura 2, pode-se observar que a zona de conforto térmico é limitadapelas temperaturas efetivas ambientais dos pontos A e A’; a zona determoneutralidade, pelos pontos B e B’; a zona de homeotermia, pelos pontosC e C’ (onde não ocorrem modificações na temperatura do núcleo corporal dos 8
  9. 9. animais); e a zona de sobrevivência, pelas temperaturas efetivas ambientaisentre 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 TérmicaEm situações de frio De A até B, os animais realizam ajustes comportamentais para conservaro calor corporal, aumentando ao máximo o isolamento térmico corporal. Suasnormas de conduta neste ambiente são buscar sol, lugares secos e pisosaquecidos, refugiar-se do vento, agrupar-se, diminuir o consumo de água eaumentar o de alimentos. Auxiliando o processo, ocorrem vasoconstriçãoperiférica e piloereção. Ainda assim, nesta fase, não há aumento na produçãode calor pelos animais. 9
  10. 10. A temperatura ambiente efetiva do ponto B é a Temperatura CríticaInferior (TCI). Abaixo desta, o animal aciona seus mecanismostermorregulatórios para incrementar a produção e retenção de calor corporal,compensando a dissipação para o ambiente. É importante lembrar que a alimentação produz uma mudança natemperatura correspondente ao ponto B. Um bom nível alimentar abaixa,notadamente, a temperatura correspondente a este ponto. Nesta faixa detemperatura ambiental efetiva que vai até o ponto C, os animais realizamprocessos termogênicos. Em um primeiro momento, eles realizam tremoresmusculares, que são paulatinamente substituídos por uma resposta em longoprazo, consistente de uma termogênese sem tremores, gerada pelo sistemaneuro-hormonal e caracterizada por elevação dos níveis de hormôniostireoideanos, catecolaminas e glicocorticóides, para aumentar a oxidação desubstratos, produzindo maior quantidade de calor, atuando no músculoesquelético, tecido adiposo e fígado. Abaixo da TCI, pode haver mudanças no desempenho produtivo econversão alimentar dos animais, afetando a produção. No limite inferior (ponto C), fica a temperatura crítica inferior absoluta, naqual a taxa metabólica é máxima (ponto máximo de compensação metabólica).Se a temperatura ambiental efetiva continuar decrescendo, o animal entra nazona de frio intolerável. Nesta faixa de frio intenso, a taxa metabólica élevemente acima da máxima e pode ser mantida por um período curto, pois ataxa de produção de calor não consegue compensar a dissipação para oambiente. 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 aofrio aumentando o isolamento térmico interno (epiderme e tecido subcutâneo) eexterno (pele, pêlo e ar), economizando energia no processo termorregulatório. 10
  11. 11. Em situações de calor Exatamente ao contrário do que ocorre no frio, de A’ até B’, os animaisprecisam realizar ajustes comportamentais para dissipar o excesso de calorcorporal, diminuindo o isolamento térmico animal. Suas normas de condutaneste ambiente são buscar sombra, lugares molhados (chafurdar) e pisos frios,expor-se ao vento, evitar se agrupar, diminuir o consumo de alimentos eaumentar o de água. Em regiões quentes (estresse crônico), os animaisdiminuem a gordura subcutânea e, também, a cobertura de pêlos. Auxiliando oprocesso, intensificam-se os mecanismos de troca latente (insensível) (Figura2), que requerem maior gasto de energia, que são o aumento na freqüênciarespiratória e a sudorese. Os animais que não apresentam glândulassudoríparas funcionais recorrem a ofegação (aumento da freqüência do ritmorespiratório) como principal mecanismo para dissipação do excesso de calorcorporal nesta faixa de temperatura. Neste ambiente ocorre, ainda, avasodilatação periférica, mas, mesmo assim, nesta fase, não há diminuição naprodução de calor. A temperatura efetiva do ponto B’ é a Temperatura Crítica Superior (TCS).Acima desta, o animal aciona seus mecanismos termorregulatórios paradiminuir a produção e incrementar a dissipação de calor corporal. Nesta faixa de temperatura ambiental efetiva que vai até o ponto C, osanimais realizam processos de termólise caracterizados por diminuição da taxametabólica, dos níveis de hormônios tireoideanos e catecolaminas e elevaçãodos níveis plasmáticos de glicocorticóides. Apesar disso, o nível de calor tendea aumentar, especialmente pelo efeito de Van’t Hoff. Acima da TCS, o animal não consegue regular por muito tempo ahomeostase térmica, e a temperatura corporal se eleva. No estresse agudo, oanimal aumenta a freqüência respiratória (Tabela 2), e, em estresse crônico,ele reduz sua taxa metabólica, ocorrendo redistribuição anatômica da gorduradepositada. A partir do ponto C’ (temperatura crítica superior absoluta), os ajustestermorregulatórios não são suficientes, e se apresenta uma hipertermiaacentuada que, se persistir por algumas horas, leva o animal à morte por 11
  12. 12. alteração dos mecanismos fisiológicos vitais. A maior parte dos mamíferosmorre 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 diversosfatores inerentes ao próprio animal (idade, sexo, estado fisiológico, nível deconsumo e plano de alimentação, nível de produção, grau de adaptação,tamanho do grupo) e de fatores ambientais, como: temperatura, umidade emovimento 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. 12
  13. 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 fluxode energia térmica que ele absorve ou emite. Assim, o animal porta-se comoum sistema termodinâmico que, continuamente, troca energia com o ambiente. A quantidade de energia calórica que chega a um organismo caracterizaa interação direta do animal com o meio. A termorregulação é a função pelaqual a homeostase térmica dos animais é mantida em seus valores normais,independente das condições de ambiente térmico. Variações ocorridas noambiente térmico, principalmente na temperatura ambiente resultam naativação de mecanismos termorregulatórios que afetam o metabolismoenergético com conseqüências sobre a produção e nutrição animal. Os ajustes fisiológicos realizados pelo animal mediante condiçõesadversas de temperatura ambiente influenciam o consumo de alimentos, adisponibilidade de nutrientes, a eficiência de utilização e os requerimentos deenergia alterando a taxa de crescimento e composição de carcaça. O estresse térmico influencia as trocas de calor entre o animal e oambiente, refletindo em alterações na produção de calor e, consequentemente,no desempenho animal. Portanto, para obter o melhor desempenho, o animalrequer condições térmicas ambientais onde a eficiência produtiva e reprodutivasejam maximizadas. 13
  14. 14. 7. BIBLIOGRAFIA CONSULTADABAÊTA, 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. 14

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