quarta-feira, 27 de fevereiro de 2019

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.

 http://www.bioorbis.org/2019/02/como-passaros-voam-altas-altitudes.html
Uma cegonha levanta voo. Pixabay/Domínio Público.

VAMOS DESCOBRIR...

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.

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.


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Figura 2. Um ganso bar-headed levanta voo sobre uma lagoa. Pixabay/Domínio Público.

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.


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Figura 3. Gansos voando rumo a uma migração. Pixabay/Domínio Público.

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.

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.

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 (veja na Figura 4). Quando o sangue entra no sistema (do lado esquerdo do diagrama), 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.

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Figura 4. Trocas gasosas em um pulmão contracorrente. O ar flui da direita para a esquerda neste diagrama e o sangue flui da esquerda para a direita.  Sombreamento escuro indica uma maior concentração de oxigênio. Pe = pressão de oxigênio no ar que sai dos parabrônquios, Ps = pressão de oxigênio no sangue venoso misturado que entra nos capilares sanguíneos, Pa = pressão de oxigênio no sangue que sai dos capilares sanguíneos, Pi = Pressão de oxigênio no ar que entra nos parabrônquios. Em cima: padrão geral do fluxo de ar e sangue através dos pulmões parabronquiais. Em baixo: representação diagramática da troca de gás por corrente-cruzada.

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.



Referência
POUGH, F. Harvery; JANIS, Christine M; HEISER, John B. A vida dos vertebrados. Atheneu Editora São Paulo, 2006.

Para finalizar veja um vídeo do canal Fatos Desconhecidos, sobre Qual a maior Altura que um Pássaro pode Voar - FATOS RESPONDE:


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