Como algumas aves conseguem voar em altitudes tão altas?
As aves, tanto as residentes como as migratórias,
alcançam regularmente altitudes mais altas do que àquelas que os alpinistas
humanos podem chegar sem utilizar aparato auxiliar de respiração.
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Por exemplo, o
acompanhamento por radar de aves migratórias mostra que algumas vezes elas voam
tão alto quanto 6.500 metros, a gralha alpina vive em altitudes próxima s a
8.200 metros no Everest, e os gansos "bar-headed" (Figura 2) atravessam
diretamente sobre os Himalaias em altitudes de 9.200 metros durante sua
migração. A habilidade das aves de sustentar a atividade e m altas altitudes é
o resultado de características morfológicas do seu sistema respiratório.
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Atmosfera terrestre e altas altitudes
Para apreciar
completamente os feitos destas aves que voam alto, precisamos considerar quais
fatores estão em jogo na atmosfera terrestre.
Na superfície da Terra, a atmosfera é mais densa por causa do peso total da atmosfera que pressiona par a baixo e sobre si mesma. Em altas altitudes, a atmosfera torna-se cada vez menos densa.
Na superfície da Terra, a atmosfera é mais densa por causa do peso total da atmosfera que pressiona par a baixo e sobre si mesma. Em altas altitudes, a atmosfera torna-se cada vez menos densa.
No nível do mar, a
pressão atmosférica é de 760 milímetros de mercúrio (760 torr em unidades do
Sistema Internacional). A composição do ar seco por volume é de 79,02 por cento
de nitrogênio e outros gases inertes, 20,94 por cento de oxigênio, e 0,04 por
cento de dióxido de carbono. Esses gases contribuem para a pressão atmosférica
total e m proporção à sua abundância, assim a contribuição do oxigênio é de
20,94% dos 760 torr, ou 159,16 torr. A pressão exercida por um gás
individual é chamada pressão parcial desse gás. A taxa e direção da difusão de
um gás entre o ar nos pulmões e o sangue nos capilares pulmonares é
determinada pela diferença nas pressões parciais do gás no sangue e nos
pulmões.
O oxigênio nos pulmões
difunde-se do ar para dentro dos capilares pulmonares porque possuem um a
pressão parcial mais alta no ar do que no sangue, enquanto o dióxido de carbono
difunde-se na direção oposta porque sua pressão parcial é maior no sangue do
que no ar.
Em altitudes mais altas,
a pressão atmosférica é mais baixa. A 7.700 metros, a pressão atmosférica é de
apenas 282 torr, e a pressão parcial do oxigênio de ar seco é aproximadamente
59 torr. Por causa da pressão atmosférica baixa em altas altitudes, a força da
direção para a difusão do oxigênio para o sangue é pequena. (A verdadeira
pressão diferencial é reduzida abaixo mesmo da apresentada no gráfico da figura
porque o ar nos pulmões é saturado de água, e o vapor de água contribui para a
pressão total nos pulmões. A pressão do vapor d'água a 37° C é 47 torr. Assim,
a pressão parcial do oxigênio nos pulmões é 20,94% de 282 - 47 torr,
que é 49 torr.
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Respiração nos mamíferos
Com o tudo isso afeta
a respiração? Nos mamíferos, causa dificuldade respiratória em altas altitudes.
O padrão de ventilação pulmonar por marés dos mamíferos faz com que a pressão
parcial de oxigênio nos capilares pulmonares nunca pode ser maior do que a pressão
parcial do ar expirado.
O melhor que um a ventilação por marés pode oferecer é
equilibrar a pressão parcial do oxigênio no ar pulmonar e na circulação
pulmonar. De fato, a falha em conseguir uma mistura completa dos gases dentro
do sistema pulmonar significa que as trocas de oxigênio ficam muito baixas
mesmo com esse equilíbrio, e o sangue deixa os pulmões com uma pressão parcial
de oxigênio um pouco mais baixa do que a pressão parcial de oxigênio do ar
exalado.
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A respiração nas aves
Nas aves, a
respiração é um processo diferente. O fluxo sanguíneo de corrente-cruzada nos
pulmões parabronquiais assegura que os gases nos capilares aéreos encontrem
repetidamente um novo suprimento de sangue desoxigenado. Quando o
sangue entra no sistema, a pressão de oxigênio
é baixa devida ao sangue venoso misturado.
O sangue que entra nos capilares mais à esquerda é exposto ao ar que já teve
muito de seu oxigênio removido anteriormente. Entretanto, a baixa pressão de
oxigênio do sangue venoso misturado assegura que, mesmo nesta parte do
parabrônquio, pode ocorrer entrada de oxigênio o sangue.
O sangue que flui através dos capilares mais à direita no diagrama é
exposto a pressões parciais de oxigênio mais altas no interior dos
parabrônquios e captura correspondentemente mais oxigênio.
A pressão de oxigênio do sangue que flui para fora dos pulmões é o resultado da mistura do sangue de todos os capilares. A pressão do oxigênio do sangue arterial misturado é maior do que a pressão parcial do oxigênio do ar exalado. Com o resultado, a oxigenação do sangue nas aves é mais efetiva do que a dos mamíferos em altitudes maiores.
A pressão de oxigênio do sangue que flui para fora dos pulmões é o resultado da mistura do sangue de todos os capilares. A pressão do oxigênio do sangue arterial misturado é maior do que a pressão parcial do oxigênio do ar exalado. Com o resultado, a oxigenação do sangue nas aves é mais efetiva do que a dos mamíferos em altitudes maiores.
Referência
POUGH, F. Harvery; JANIS, Christine M; HEISER,
John B. A vida dos vertebrados. Atheneu Editora São Paulo, 2006.
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