Evaporação cutânea e respiratória em ovinos sob altas temperaturas ambientes

Cutaneous and respiratory evaporation rates of sheep in hot environments

PRODUÇÃO ANIMAL

Evaporação cutânea e respiratória em ovinos sob altas temperaturas ambientes

Cutaneous and respiratory evaporation rates of sheep in hot environments

Roberto Gomes da Silva^I; Josiane M. Cardoso Starling^II

^IProfessor Titular, Departamento de Zootecnia, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, UNESP. 14884-900 Jaboticabal, SP. E-mail: [e-mail]

^IIProfessora Assistente Doutora, Faculdade de Veterinária, Universidade de Franca, Franca, SP. E.mail: [e-mail]

RESUMO

Dez ovinos da raça Corriedale foram avaliados para as taxas de evaporação respiratória (E_R) e cutânea (E_C). Cada animal foi observado até 10 vezes, sob diferentes condições de temperatura (21,1 a 41,9ºC) e pressão parcial de vapor do ar (1,53 a 3,01 kPa), usando um método gravimétrico para determinar a perda de água. As médias totais foram 0,7599±0,0094 g.h^-1.kg^-1 para E_R e 1,3029±0,0591 g.h^-1.kg^-1 para E_C. A evaporação cutânea foi considerada como um fator importante de termólise para ovinos em ambientes quentes. São discutidos os efeitos do sexo, da espessura do velo e da temperatura e umidade do ar.

Palavras-chave: evaporação respiratória, evaporação cutânea, ovinos, termorregulação

ABSTRACT

Ten adult Corriedale sheep were evaluated for respiratory (E_R) and cutaneous (E_C) evaporation rates. The animals were observed about 10 times each by recording changes in their live weigth with high-sensitiviy strain gauges, under different conditions of air temperature (21.1 to 41.9ºC) and partial vapour pressure (1.53 to 3.01 kPa). Average evaporation rates were 0.7599±0.0094 g.h^-1.kg^-1 for E_R and 1.3029±0.0591 g.h^-1.kg^-1 for E_C. Cutaneous evaporation was considered as an important heat loss mechanism for sheep in hot environments. There were discussed the effects of sex, fleece thickness, air temperature, and air humidity.

Key Words: cutaneous evaporation, heat loss, respiratory evaporation, sheep

Introdução

Nos ambientes tropicais, a temperatura do ar tende a ser próxima da ou maior que a corporal, o que torna ineficazes os mecanismos de transferência térmica por condução e convecção. Em adição, a carga térmica radiante é freqüentemente muito elevada, de modo que a superfície corporal dos animais tende a apresentar temperaturas bastante altas, dependendo da natureza dessa superfície. No caso de ovinos expostos ao sol, têm sido observadas temperaturas de até 90ºC. Em conseqüência, a evaporação torna-se o mecanismo de termólise mais eficaz nesses ambientes, por não depender do diferencial de temperatura entre o organismo e a atmosfera. De fato, as perdas térmicas por evaporação em ovinos sob estresse de calor podem atingir 90 W.m^-2 (Monteith & Unsworth 1990).

As evidências encontradas na literatura acerca da importância relativa da evaporação respiratória e da cutânea nos ovinos são conflitantes. Alguns autores mais antigos (Rieck 1950; Knapp & Robinson, 1954; Brook & Short, 1960 a,b) afirmam que, sob altas temperaturas (30 a 40ºC), a evaporação cutânea chega a ser até três vezes mais intensa que a respiratória. Outros supõem que a evaporação respiratória seja mais importante (Alexander & Williams, 1962; Hofmeyr et al., 1969; Hales, 1974).

É sabido que os ovinos possuem glândulas sudoríparas do tipo apócrino, associadas aos folículos pilosos primários de lã (Bligh, 1961; Robertshaw, 1966) e alguns autores, como Brook & Short (1960a,b) e Alexander & Williams (1962), determinaram altas taxas de sudação em animais tosquiados mantidos a 40ºC. Silva et al. (1990) observaram animais da raça Ideal sob temperaturas entre 25 e 46ºC, determinando uma taxa de sudação média de 90,5±5,5 g.m^-2h^-1. Por outro lado, foi sugerido por Brockway et al. (1965) que, em animais cobertos de velo espesso submetidos a altas temperaturas em calorímetros, as perdas térmicas por evaporação respiratória seriam mais importantes que as cutâneas, alcançando 0,84 W.kg^-1 a 30ºC. Hofmeyr et al. (1969) observaram que em ovinos não tosquiados expostos por duas horas a 38ºC a evaporação respiratória constituía 65% da perda evaporativa total.

Deve ser ainda notada a variedade de unidades de medida adotadas pelos diferentes autores, alguns se referindo à área de superfície corporal e outros ao peso corporal. Essas diferenças dificultam bastante a comparação dos dados da literatura.

O propósito do presente trabalho é investigar a importância relativa da evaporação cutânea e da evaporação respiratória para ovinos de uma raça originária de climas temperado e criados em uma região intertropical.

Material e Métodos

Foram utilizados dez animais adultos da raça Corriedale, sendo sete machos e três fêmeas, pesando entre 59,8 e 97,1 kg, os quais não foram tosquiados antes nem durante as observações.

Para a determinação da evaporação total, foi empregado o sistema de pesagem de precisão WM-204 (Scale-Tronix, Inc., White Plains, NY, USA), associado a uma gaiola metálica para contenção do animal sob medição. Este sistema consiste basicamente em quatro transdutores de pressão do tipo strain gauge, colocados sob um suporte onde se achava a gaiola, sendo conectados a uma unidade central computadorizada que registra continuamente as alterações no peso do indivíduo, com uma sensibilidade de 10 g. A capacidade do sistema atinge cerca de 500 kg. Esse equipamento é o mesmo empregado por outros pesquisadores (Holmes, 1985; Finch, 1985) para a determinação da taxa total de evaporação em bovinos.

O piso da gaiola era composto por uma placa de aço perfurada, através da qual as fezes e a urina podiam passar livremente, sendo colhidas em uma bandeja com óleo colocada embaixo. A função do óleo era impedir a evaporação da água dos dejetos durante a operação, evitando alterações indevidas no peso. O sistema completo era instalado no interior de uma câmara climática, na qual a temperatura variaou entre 21,1 e 41,9ºC e a pressão parcial de vapor entre 1,53 e 3,01 kPa, conforme o dia.

Em cada sessão de observação, um animal era colocado na gaiola durante duas horas, sendo seu peso monitorado continuamente pelo dispositivo; ao término desse tempo, anotava-se a perda total de peso. Antes e depois desse processo eram tomadas a temperatura retal e a freqüência respiratória, anotando-se as respectivas médias. Foram feitas até 10 observações sucessivas em cada animal, num total de 81 observações nos meses de Setembro e Outubro, com um intervalo mínimo de uma semana entre as determinações em um mesmo animal.

Para determinação da evaporação respiratória, foi utilizado o método desenvolvido por Silva et al. (2002):

(g.h^-1.kg^-1), em que v = 0,0496F -1,1557 é o volume respiratório corrente (m³ de ar por respiração); F, a freqüência respiratória (min^-1); W, o peso corporal (kg) e

(g.m^-3) é a umidade absoluta do ar expirado; M é o peso molecular da água (18,016 g.mol^-1), R é a constante gasosa universal (8,3143 J.mol^-1.K^-1) e es{TE} é a pressão de saturação de vapor do ar expirado à temperatura TE (K). Esta temperatura foi estimada como função da temperatura e da umidade do ar ambiente e da temperatura corporal dos animais, sendo usada a equação de Silva et al. (2002):

(ºC), com elevado coeficiente de determinação (R² = 0,964), em que e{TA} é a pressão parcial de vapor da atmosfera à temperatura TA (ºC) e TB, a temperatura retal (ºC).

A taxa de evaporação cutânea (EC) foi estimada como a diferença entre ER e a evaporação total. Os dados foram analisados pelo método dos mínimos quadrados para dados não balanceados, usando-se o modelo:

em que: s_i é o efeito do i-ésimo sexo (i=1,2), aij é o efeito do j-ésimo animal do i-ésimo sexo, ek é o efeito da k-ésima classe de espessura do velo (k=1,... 3), m é a média geral e e_ijk é o efeito residual inerente à observação y_ijk. Partindo desse modelo, foram construídas equações lineares, as quais foram então solucionadas por um programa baseado no algoritmo iterativo de Gauss-Seidel. As somas de quadrados para os diferentes efeitos foram obtidas conforme Searle et al. (1992).

Resultados e Discussão

Na Tabela 1, encontram-se os resultados da análise de variância das taxas de evaporação respiratória e cutânea e na Tabela 2, as respectivas médias. Deve ser destacado que a expressão de ER e EC em termos de gramas de vapor por unidade de peso corporal é considerada como a mais correta e racional pela maioria dos autores, desde Brockway et al. (1965).

As médias gerais obtidas no presente trabalho para ER (0,7599±0,0094 g.h^-1.kg^-1) e para EC (1,3029±0,0591 g.h^-1.kg^-1) estão muito próximas das estimadas por Hofmeyr et al. (1969 em condições similares e, tal como mencionaram estes autores, a evaporação respiratória representa cerca de 37% da evaporação total. O valor de 0,702 g.h^-1.kg^-1 observado por Hammarlund et al. (1986) dificilmente pode ser comparado com esses resultados, uma vez que foi obtido de animais recém-nascidos submetidos a temperaturas relativamente baixas (22 a 23,7ºC).

A análise de variância mostra que houve diferença significativa entre sexos quanto a ambas as vias de evaporação: no caso da evaporação respiratória, as fêmeas apresentaram taxa média mais elevada (0,9257±0,0199 g.h^-1.kg^-1) que os machos (0,6942±0,0145 g.h^-1.kg^-1), enquanto no caso da evaporação cutânea os machos é que apresentaram média mais elevada (1,3924±0,0915 g.h^-1.kg^-1 contra 1,0772±0,1257 g.h^-1.kg^-1 para as fêmeas).

Hofmeyr et al. (1969) observaram para ovinos das raças Targhee, Western e Blackface expostos por duas horas a 38ºC valores médios próximos aos obtidos no presente trabalho: 1,67 e 0,90 g.h^-1.kg^-1 nos machos e 0,92 e 0,77 g.h^-1.kg^-1 nas fêmeas, para ER e EC respectivamente. Brockway et al. (1965) avaliaram as perdas térmicas por evaporação em animais Cheviot e seus resultados, convertidos para as unidades aqui utilizadas, indicam valores de evaporação respiratória entre 0,427 g.h^-1.kg^-1 a 25ºC e 1,249 g.h^-1.kg^-1 a 30ºC; quanto à evaporação cutânea, os valores foram 0,214 e 0,286 g.h^-1.kg^-1 a 25ºC e 0,345 g.h^-1.kg^-1 a 30ºC.

No que se refere à influência da espessura do velo, é interessante notar que, à medida que aumenta a mesma, reduz-se a evaporação respiratória, como é mostrado na Figura 1. O efeito da temperatura do ar sobre os dois tipos de evaporação também é diferente, conforme a espessura do velo (Figuras 2 a 4), sendo mais acentuado quando o velo é menos espesso (7,5 a 8,1 cm). A evaporação cutânea tende a ser maior, à medida que a espessura do velo aumenta, até esta ser de cerca de 10 cm; este incremento na evaporação ocorre ao nível da superfície cutânea e foi observado também por Hofmeyr et al. (1969), em circunstâncias semelhantes.

Uma hipótese que pode ser aventada é que o nível de evaporação cutânea, o qual se acha diretamente associado à taxa de sudação dos animais, tende a aumentar quando a temperatura da superfície da epiderme se eleva. Como se pode observar na Figura 2, nos animais com velo menos espesso a evaporação cutânea permanece praticamente inalterada, à medida que a temperatura ambiente se eleva até 45ºC, ao mesmo tempo em que a evaporação respiratória sobe mais rápido nas temperaturas mais altas.

Já nos animais com velo mais espesso, a temperatura da epiderme se eleva devido à maior dificuldade de eliminação de calor sensível através da capa. Em conseqüência, a taxa de sudação aumenta e da mesma forma a evaporação cutânea. Aumentando a termólise por evaporação na superfície do corpo, o organismo pode reduzir então o trabalho respiratório, o que por sua vez resulta na diminuição da evaporação respiratória. Na Figura 5, pode-se verificar que a freqüência respiratória aumenta com o estresse térmico, indicado pela elevação na temperatura corporal. É visível uma estabilização respiratória após a temperatura corporal atingir 40,5ºC. Do ponto de vista fisiológico, isso é importante, uma vez que a freqüência respiratória muito elevada e por tempo prolongado pode causar redução na pressão sanguínea de CO₂, além de sensível acréscimo no calor armazenado nos tecidos, devido ao trabalho acelerado dos músculos respiratórios.

Um aspecto que deve ser destacado é que a sudação tem sido estudada há bastante tempo em ovinos em ambientes quentes. Com respeito às raças de origem européia, têm sido observadas taxas de sudação bastante variáveis: 35 a 265 g.m^-2h^-1 em Suffolk (Nogueira et al., 1987), 90,6±5,5 g.m^-2h^-1 em Ideal (Silva et al., 1990), 145,2±6,1 a 270,7±45,1 g.m^-2h^-1em Rambouillet (Rai et al. 1979). Entretanto, nos ovinos lanados a epiderme é muito permeável à água e ao vapor, sendo quantitativamente muito importante a perspiração insensível, de modo que as taxas de evaporação cutânea geralmente correspondem a um volume de água maior que o secretado pelas glândulas sudoríparas isoladamente. Os métodos empregados na determinação da taxa de sudação não permitem a separação desta e da perspiração insensível.

De qualquer forma, os resultados obtidos no presente trabalho destacam a importância da evaporação cutânea para ovinos em ambientes quentes, confirmando as observações de Rieck et al. (1950), Knapp & Robinson (1954) e, em parte, Hofmeyr et al. (1969). A evaporação respiratória é neste caso um mecanismo funcionalmente adequado para respostas intensas durante períodos mais curtos.

Conclusões

A taxa de evaporação respiratória (ER) para ovinos Corriedale em condições tropicais, com temperaturas ambientes entre 21 e 42ºC, é em média 0,7599±0,0094 g.h^-1 por kg de peso corporal, ao passo que a evaporação cutânea (EC) é 1,3029±0,0591 g.h^-1.kg^-1.

Há diferenças significativas entre indivíduos quanto a ER, mas não quanto a EC.

Os machos tendem a apresentar menores valores de ER e maiores valores de EC que as fêmeas.

A evaporação cutânea tem um papel importante para a termorregulação de ovinos lanígeros em ambientes de alta temperatura, contribuindo em média com 63% da evaporação total.

Agradecimento

O presente projeto foi realizado com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), Proc. 97/09549-0.

Literatura Citada

Recebido em: 15/04/02

Aceito em: 29/04/03

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  10 Ago 2004
• Data do Fascículo
  Dez 2003

Histórico

• Recebido
  15 Abr 2002
• Aceito
  29 Abr 2003