Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseALC.pdf: 3354529 bytes, checksum: 3ebd5ce7ac6e6b435b3a44691ac9f8ea (MD5) Previous issue date: 2007-04-26 / Financiadora de Estudos e Projetos / The condition of poor oxygen, called hypoxia, can affect aquatic environments. Their cause can be natural or, more frequently, a consequence of anthropogenic action. Among fish, the Siluriformes group (catfishes and armoured catfishes) contains hypoxic-tolerant species, being considered interesting experimental models. This study utilized the air-breathing armoured catfish Pterygoplichthys anisitsi, with the objective to analyze its respiratory physiology, at aquatic and air respiration, submitted to experimental conditions of hypoxia and air exposure to compare its respiratory behaviour and oxygen transport cascade steps (ventilatory, morphofunctional, haemoglobin and metabolic aspects). From all these experiments it can be concluded that gills respiratory surface is much more developed than stomach s surface, which indicates dependency on aquatic respiration. Furthermore, the air-breathing organ serves as an air reservatory that can assure the tolerance to reduced oxygen availability in the water. It was verified that the air-breathing behaviour is continuous, in non regular periods, but not obligatory and, even in normoxia, its more frequently occurs at night and in synchronic episodes, probably consisting in an antipredatory behaviour. In exposure to hypoxia and without access to atmospheric air, the reduction in metabolic rate and O2 extraction, the stomach supports the oxy-conformist behaviour that is characterized by apnoea with the gradual reduction of oxygen tension. The association among a stomach air reservatory, the continuous, but non-obligatory air breathing, an oxy-conformist behaviour characterized by apnoea, the presence of an haemoglobin cathodic component, and a higher haemoglobin-oxygen affinity in hypoxia perform necessary adjustments to hypoxia conditions. Moreover, the haematological parameters increase hypoxia tolerance, since hemoconcentration contribute to the enhanced capacity of O2 transportation in response to the increased demand and, therefore, result in a higher haemoglobin-oxygen affinity. With the decrease of metabolic rate and O2 extraction, there is the activation of anaerobic metabolism by fermentative process to maintain the energetic supply. Differently from hypoxia condition, the gills do not seem to be functional during air exposure, given that it was not observed a water flow through branchial filaments and, thus the stomach surface can be considered the respiratory organ in this condition. When exposed to air, periods of intermittent inspiration and expiration behaviour through the mouth are verified in order to supply air to the stomach. Additionally, haemoglobin-oxygen affinity is similar to that observed in normoxia and, in the same way, there is not alteration on haematological parameters. These observations indicate the functionality of stomach as a respiratory surface and the maintenance of aerobic metabolism. However, air exposure is a stressful condition, as it can be proved by the reduction of hepatic and muscular glucose and, the increase of plasma glucose, and may, as a consequence, be utilized by species only in emergence situations. / A condição de pouca disponibilidade de oxigênio, conhecida como hipóxia, pode afetar ambientes aquáticos. Suas causas podem ser naturais ou, mais comumente, devido à ação antropogênica. Entre os peixes, o grupo Siluriformes (bagres e cascudos) possui espécies tolerantes à hipóxia, sendo consideradas bons modelos experimentais para estudos com hipóxia. Este estudo utilizou o cascudo de respiração aérea acessória Pterygoplichthys anisitsi, com o objetivo de analisar sua fisiologia respiratória, em respiração aquática e em respiração aérea, sob condições experimentais de hipóxia e de exposição aérea para interrelacionar seu comportamento respiratório e os eventos da cascata de O2 (ventilatórios, morfofuncionais, hemoglobínicos e metabólicos). A partir dos experimentos realizados com esses aspectos, em condição de hipóxia, foi concluído que a superfície respiratória das brânquias é maior que a superfície respiratória estomacal, o que indica dependência da respiração aquática e, o órgão de respiração aérea serve como um reservatório de ar e pode auxiliar na tolerância à baixa disponibilidade de oxigênio na água. Como verificado, o comportamento de respiração aérea é contínuo, em intervalos não regulares, mas não-obrigatório e, mesmo em normóxia, sua maior freqüência ocorre no período noturno e de modo sincrônico, possivelmente, um comportamento antipredatório. Já na exposição à hipóxia, sem acesso ao ar atmosférico, a partir da diminuição da taxa metabólica e extração de O2, o estômago suporta o comportamento oxi-conformista caracterizado por apnéia com a redução gradual da tensão de oxigênio. Aliado ao fato do estômago ser fonte de estocagem de ar, a respiração aérea ser contínua mas não-obrigatória e o comportamento, em hipóxia sem acesso ao ar atmosférico, ser oxi-conformista caracterizado por apnéia, também a presença de uma componete hemoglobínico catódico, com alta afinidade ao oxigênio e não afetada por diminuição de pH, e a verificação de uma maior afinidade hemoglobina-oxigênio em hipóxia constituem ajustes auxiliares e necessários frente à condição de hipóxia. Conjuntamente, a esses ajustes, a tolerância à hipóxia também é suportada pelos parâmetros hematológicos, por meio da hemoconcentração que contribui para maior capacidade de carreamento de oxigênio para uma demanda aumentada e, da mesma forma, a afinidade hemoglobinaoxigênio é maior. Ainda, com a diminuição da taxa metabólica e extração de O2, há ativação do metabolismo anaeróbico com o processo de fermentação láctica para tentar manter o fornecimento energético. Diferentemente da condição de hipóxia, as brânquias, aparentemente, não são funcionais na exposição aérea, pois não há fluxo de água que passa entre seus filamentos e, dessa forma, a superfície respiratória a ser considerada é unicamente a do estômago. Quando exposto ao ar são verificados períodos de comportamento de inspiração e expiração intermitentes pela boca, de forma a suprir o estômago com ar. Na condição de exposição ao ar, a afinidade hemoglobina-oxigênio é similar àquela da condição de normóxia e, da mesma forma, não há alteração nos parâmetros hematológicos, o que evidencia a funcionalidade da superfície respiratória estomacal e, também, há a manutenção do metabolismo aeróbio. Embora não ocorram alterações nesses parâmetros e a espécie mostre capacidade de obter O2 atmosférico, a exposição aérea é uma condição estressante, verificado pela redução de glicose hepática e muscular e, aumento da glicose plasmática, e assim parece ser utilizada pela espécie em situações emergenciais.