Key concepts
Temperatura
Transferência de calor
Adaptação
Insulação
Tecido gordo
Introdução
Você já se perguntou como as baleias e outros mamíferos marinhos sobrevivem e se mantêm quentes nos oceanos frios? Os mamíferos de sangue quente podem viver nestas condições frias porque os seus corpos têm algumas adaptações para economizar calor, graças a gerações de seleção natural.
Em outras palavras, para transmitir características (através dos seus genes), os predecessores dos mamíferos marinhos modernos tiveram que superar diferentes desafios para se reproduzir, e os seus descendentes receberam os genes que permitiram a sua sobrevivência. Este tipo de mudança nos organismos ao longo do tempo é o que alimenta a evolução. Uma adaptação importante para os mamíferos marinhos é a borbulha, uma camada espessa e isolante de gordura sob a pele que ajuda a manter o corpo quente para dentro e o frio do ar ou da água para fora. Uma camada de banha falsa – sob a forma de encurtamento – ajudará a evitar o frio?
Fundo
Mamíferos que evoluíram para viver em águas frias, como baleias, focas, leões marinhos e ursos polares, normalmente têm uma camada de banha. Quer estejam vivendo em águas frias perto do Pólo Norte ou ao redor da Antártica ou estejam visitando o oceano profundo, a banha destes animais é vital para a sua sobrevivência. Durante o inverno, o ar no Ártico (a parte mais setentrional do mundo) está frequentemente abaixo de -40 graus Celsius (-40 graus Fahrenheit). A Antártida, o lugar mais frio do mundo, pode estar abaixo de -60 graus Celsius (-76 graus F). Dependendo da espécie, as baleias mergulham a mais de 400 ou 500 metros (cerca de um quarto de milha) de profundidade no oceano, onde a água pode estar mais fria que 12 graus C (54 graus F).
Blubber ajuda estes mamíferos marinhos a não ficarem muito frios. (Animais marinhos de sangue frio, como peixes, tubarões ou caranguejos, não precisam de ficar quentes e podem deixar que a temperatura do seu corpo se aproxime da da água. Assim, eles não precisam de ter este isolamento extra). O borbulhante é uma camada espessa de gordura (adiposa) de tecido. Os animais armazenam alimentos extra digeridos sob a forma de tecido adiposo, que contém moléculas chamadas lipídios. O tecido adiposo tem uma condutividade térmica relativamente baixa, o que significa que não transfere calor, assim como outros tecidos e materiais – como músculo ou pele. Desta forma, ajuda a isolar o corpo do animal.
Materiais
– Duas tigelas
– Água fria
– Água quente
– Cubos de gelo
– Encurtamento (como o Crisco)
– Toalhas de papel
– Cristalocar
– Termómetro
– Um parceiro
– Preparação
– Colocar um número igual de cubos de gelo em cada tigela sem encher demasiado nenhuma das tigelas. Adicione água fria a cada tigela.
– Meça a temperatura da água em cada tigela com um termómetro. Devem ter a mesma temperatura. Quando a temperatura estiver baixa (o que deve acontecer rapidamente), a água está pronta para o teste.
Procedimento
– Cubra o seu dedo indicador numa mão com uma espessa camada de encurtamento, cobrindo toda a área que vai ficar submersa na água. Deixe o seu outro dedo ponteiro limpo e nu.
– Peça ao seu parceiro para preparar o cronómetro. Quando ele ou ela estiver pronto, coloque o dedo ponteiro de cada mão numa das tigelas de água gelada e peça ao seu parceiro para começar a cronometrá-lo. Assim que o seu dedo sentir frio demais para mantê-lo na água por mais tempo, tire-o. Quanto tempo você deixou cada dedo na tigela?
– Deixe seus dedos aquecerem e voltarem à sua cor normal. Se algum encurtamento sair do dedo tapado, volte a aplicá-lo.
– Peça ao seu parceiro que o ajude a deitar a água fria pela pia abaixo e volte a encher as duas tigelas com água quente (certifique-se de que está quente mas não suficientemente quente para queimar a pele).
– Meça a temperatura da água em cada tigela com um termómetro. Devem ser aproximadamente as mesmas. Na água quente, você acha que vai ver o mesmo resultado?
– Tenha o tempo do seu parceiro quanto tempo você pode deixar cada dedo nas tigelas de água quente. Quanto tempo você deixou cada dedo na tigela? A diferença de tempo entre os dois dedos foi maior ou menor do que quando você colocou os dedos na água gelada?
– Extra: Quão consistentes são os seus resultados? Pode repetir esta actividade duas ou três vezes, registando a temperatura das diferentes águas testadas e o tempo que cada dedo esteve dentro de água. Depois faça um gráfico com os seus resultados. Em que ambiente é que a “adaptação” do encurtamento deu consistentemente uma vantagem?
Observações e resultados
Quando mergulhou os seus dedos na água gelada, o dedo coberto de encurtamento permaneceu quente durante mais tempo do que o dedo que não estava coberto? Não houve uma diferença de tempo tão grande quando se colocou os dedos na água quente?
Mamíferos que se adaptaram a viver em águas frias – como os ursos polares e as baleias – podem permanecer quentes em grande parte devido à sua gordura, uma camada espessa de gordura gordurosa. A gordura de baleias está uniformemente espalhada por grande parte do seu corpo, tal como o encurtamento nesta actividade cobriu a superfície do seu dedo numa camada espessa. Como o tecido adiposo tem uma condutividade térmica relativamente baixa, ele não transfere bem o calor em comparação com outros tecidos e materiais. Os seres humanos desenvolveram alguns materiais isolantes para o nosso próprio uso diário. Por exemplo, o isopor é outro material que não conduz calor relativamente bem, enquanto que os metais conduzem calor muito bem. É por isso que as bebidas quentes são frequentemente servidas em isopor, uma vez que mantém o calor dentro do copo, evitando assim que suas mãos sejam queimadas. (Pela mesma razão, também pode manter as bebidas frias frias mais tempo do que, por exemplo, um copo de papel). Que outros materiais você pode pensar que funcionam como isolantes?
Mais para explorar
Sink ou Swim: Músculo versus Gordura da Scientific American
Borracha da National Geographic Education
O músculo é um melhor isolante que a gordura no frio e no calor? da MadSci
O que é que está a borbulhar? da Science Buddies
Esta actividade trouxe-lhe em parceria com a Science Buddies