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Nadadeiras hidrodinamica

  1. 1. Nadadeiras (José Henrique Garcia) As barbatanas ou nadadeiras são estruturas externas que muitos animais aquáticos possuem para auxiliar na natação e equilíbrio. O termo mais correto utilizado é nadadeira, podendo um peixe, por exemplo, apresentar, um par de nadadeiras peitorais, um par de nadadeiras pélvicas, uma nadadeira anal, nadadeiras dorsais e a nadadeira caudal. De uma forma geral as nadadeiras vão apresentar a funcionalidade de ajudar, neste caso os peixes a se manter com equilíbrio e estabilidade na água, do mesmo modo que ajuda na movimentação do organismo e até mesmo auxiliando algumas espécies a ficarem em repouso. Alguns peixes utilizam as nadadeiras peitorais que se tornaram especializadas na função de auxiliar na época reprodutiva, de forma a utiliza-las para manter um fluxo de água com os ovos e também como auxilio para a cópula. Algumas espécies de peixes, como o peixe sapo, podem utilizar as nadadeiras para natação, porém estes por viverem próximos ao fundo, ou seja, por serem organismos bentônicos, apresentam nadadeiras peitorais diferenciadas que funcionam como ''mãos'' e quando em movimento lento, parece que eles estão caminhando. No caso dos peixes, estes vão apresentar diferentes tipos de nadadeiras de diferentes formatos e tamanhos. No caso da nadeira caudal, podem ser visto quatro tipos bem definidos: Heterocerca, Protocerca, Dificerca e Homocerca. O tipo de cauda heretocerca vão ser encontradas nos peixes cartilaginosos (Chondrichthyes). Já os outros dois tipos poderão ser encontradas nos peixes ósseos (Osteichthyes). No caso dos peixes, as nadadeiras também com a evolução do organismo, sofreram algumas modificações, podendo apresentar espinhos, que vão auxiliar o peixe na defesa contra predadores e alguns peixes podendo ter estar estruturas modificadas para auxiliar na predação de outros peixes, como é o caso do peixe sapo que apresenta um raio de uma nadadeira modificada na forma de Isca, que faz com que presas pensem que esta é um alimento e quando próximo do predador, este se alimenta da presa. Também podem funcionar como órgãos sensoriais. Outros tipos de nadadeiras que podemos observar são: Nadadeira arredondada, truncada, marginada, semilua, furcada, pontuda, rômbica e de forma em S. Os mamíferos marinhos como as baleias, golfinhos, botos, leões marinhos, focas, também vão apresentar nadadeiras, podendo ser peitorais, dorsais, e caudais. Possuem funções de ajudar na hidrodinâmica para natação e equilíbrio, auxiliando nos movimentos dos animais. No caso dos cetáceos (golfinhos e baleias) as nadadeiras são muito importantes para auxiliar nos estudo de foto-identificação. Isto se deve ao fato de que por ter que virem à superfície para respirar e por apresentarem cicatrizes naturais nelas, são alvo fáceis para se retirar as fotos das nadadeiras, o que posteriormente irá ajudar os pesquisadores a identificar os animais individualmente, podendo ser úteis para estimativa de abundância da população. Além das adaptações físicas, os processos fisiológicos também cumprem importante função na termorregulação. As baleias em geral podem
  2. 2. regular seu metabolismo de forma a gerar mais ou menos calor corporal. O ritmo metabólico tende a ser maior, gerando mais calor, durante a permanência em regiões de temperatura do mar muito baixa, como nas áreas de alimentação (árticos), ou quando a camada de gordura se encontra muito reduzida, ao final do período reprodutivo. Ocorre uma vasoconstricção periférica nas extremidades do corpo, as artérias que levam o sangue quente desde o coração estão fixadas em espiral ao redor das veias que levam o sangue mais frio de volta ao coração. A troca de calor entre os dois fluxos sanguíneos evita perdas desnecessárias. Função e forma dos peixes Um peixe, dois peixes, peixe magro, peixes chatos - cientistas e pescadores têm-se perguntado sobre a relação entre o formato do peixe e a forma como ele se move. Os pesquisadores estão a começar a desvendar os segredos do movimento dos peixes - usando alguns métodos inesperados. Kara Feilich, estudante graduada em biomecânica comparativa da Universidade de Harvard, usou tiras de plástico e caudas reais de peixes ligadas a barbatanas robóticas para descobrir de que forma o formato da cauda impulsiona e influencia a rapidez de um peixe. Feilich começou a interessar-se pelo tema, quando viu alguns trabalhos de pesquisa publicados em 1984 por Paul Webb, um zoólogo da Universidade de Michigan. O trabalho de Webb insinuava "padrões de convergência em formas do corpo", explicou Feilich. Webb escreveu que os atuns e tubarões tinham corpos semelhantes - que os permitia navegar através da água a alta velocidade. Em contraste, os piques são grossos e bons a acelerar. As solhas têm corpos flexíveis, e as suas formas arredondadas são otimizadas para a rápida aceleração e manobras, mas a sua grande área de superfície trabalha contra a natação sustentada de alta velocidade. Se um peixe precisa de alta manobrabilidade, as barbatanas arredondadas parecem funcionar melhor do que as barbatanas pontiagudas. Mas, disse Feilich, Webb não recolher dados empíricos. Feilich decidiu investigar a teoria de que a forma do corpo de um peixe fornece informação sobre o seu funcionamento. Ela testou como a forma da parte traseira do peixe, que parece ser a mais importante para o movimento, tem impacto na sua capacidade de nadar rapidamente. Ela ligou quatro diferentes formas e espessuras de tiras de plástico a um corpo robótico de peixe para imitar a flexibilidade numa cauda de peixe. Feilich também tentou usar algumas caudas de peixe fresco de diferentes formas a partir de um mercado em Cambridge, Massachusetts. "O nosso campo de entendimento mudou com a compreensão da mecânica de fluidos, mas até agora o estudo da hidrodinâmica fica atrás no que sabemos sobre o movimento no ar ou terra", disse Feilich. Paul Webb concorda que o quadro é complexo. Por exemplo, as enguias têm, essencialmente, a forma de vermes aquáticos - projetadas para se esconderem em buracos e furar. "Mas você vê enguias a fazer longas migrações, muito lentamente. Só porque certas formas do corpo são boas em certas coisas, elas não excluem outras funções. Como uma estratégia evolutiva, ele funciona", disse Webb. Quando se trata de evolução, um animal não tem que ser perfeito - ele só tem que fazer um pouco melhor do que a concorrência. Nadar rápido pode não ser a coisa que todos os peixes está a tentar maximizar.
  3. 3. John Long, vice-diretor de pesquisa e coleções no Museu de História Natural de Los Angeles, que estuda a evolução dos peixes, disse que a pesquisa é inovadora na sua abordagem para o problema. Vlad Kopman, roboticista e aluno de pós-graduação no Instituto Politécnico da Universidade de Nova York, em Brooklyn, disse que os nadadores robóticos estão a começar a imitar o mundo real dos peixes. A sua pesquisa, juntamente com a do seu assessor Maurizio Porfiri, envolve a criação de um peixe robótico de tamanho real que imita uma espiga régio em tamanho e forma corporal. Feilich disse que mesmo que ela esteja mais interessado na ecologia evolucionária dos peixes, descobrir os segredos do movimento dos peixes pode ajudar os engenheiros a construir melhores robôs biomiméticos debaixo de água e também no céu. (See more at: http://www.ciencia-online.net/2013/01/qual-funcao-da-forma- dos-peixes.html#sthash.dsCczm3R.dpuf A Bexiga Natatória A bexiga natatória é um órgão hidrostático que acumula gases, principalmente o oxigênio e o nitrogênio, retirados diretamente do meio ou a partir do sangue. Ela permite ao peixe ficar “estabilizado”, flutuando em qualquer profundidade, sem gastar energia. Nos peixes chamados fisóstomos, ela está ligada ao esôfago por um canal (pneumoduto) que permite uma fácil entrada ou saída de gases, com a consequente variação do seu volume interno. Esse pneumoduto não existe nos peixes fisoclistos, e a variação de volume da bexiga depende, então, de regiões especiais da parede, muito vascularizadas, que podem liberar gases para o seu interior ou absorvê-los. Num pequeno grupo de peixes, os dipnóicos, a bexiga é bem vascularizada e funciona como um verdadeiro pulmão. É o caso da nossa pirambóia, da Amazônia, que pode passar longos períodos enterrada no lodo às margens de rios e lagoas, respirando em contato direto com o ar. São por isso chamados de peixes pulmonados. A Linha Lateral A linha lateral é outra excepcional adaptação dos peixes à vida aquática. Ela se estende ao longo dos lados do corpo. Cada uma é formada por uma série de poros interligados por um canal interno longitudinal (sob a epiderme), paralelo à superfície corporal. A água do meio penetra pelos poros e circula pelo canal; sua pressão pode estimular diretamente grupos de células sensoriais ciliadas, os neuromastos, que se dispõem em espaços próprios na parede do canal. De cada neuromastos sai um ramo nervoso sensitivo, que se liga a um nervo longitudinal, sob o canal.
  4. 4. A linha lateral é sem dúvida um eficiente fonorreceptor, que permite uma análise das distâncias dos centros emissores de sons. Isso porque as vibrações, ao se propagarem na água, estimulam com intensidades diferentes os neuromastos dispostos em sequência longitudinal no corpo do peixe. Ela é também um órgão capaz de detectar a direção e a velocidade das correntes de água. Permite ainda ao peixe a localização de objetos fixos ou móveis no meio líquido. As Brânquias As brânquias são órgãos especializados para a troca de gases entre o sangue e a água do meio. Como todo órgão respiratório, uma brânquia deve garantir a fácil difusão dos gases respiratórios; por isso ela tem grande superfície, epitélio fino, vasta rede de capilares sanguíneos e localização que lhe permite receber um bom fluxo de água. Cada brânquia tem um arco ósseo ou cartilaginoso se sustentação, o arco branquial. Nele há um grande número de finas lâminas paralelas bem vascularizadas, vermelhas. Entre essas lâminas passa o fluxo de água que penetra pela boca e atravessa as fendas branquiais, na parede da ampla faringe. Daí a água passa diretamente para o exterior, por fendas branquiais, ou sai por uma fenda sob o opérculo (grossa placa protetora que recobre a região branquial).
  5. 5. A pele A pele dos peixes tem uma epiderme estratificada com glândulas, cuja secreção mucosa tem papel protetor e lubrificante, diminuindo o atrito do animal com a água. As escamas Muitas pessoas erroneamente consideram as escamas como sendo a pele dos peixes. Na realidade as escamas estão dispostas sobre a pele verdadeira. Elas constituem uma proteção a mais para os peixes e auxilia numa melhor hidrodinâmica, permitindo que o peixe "deslize" melhor pela água. Existem 4 formas de escamas, as ctenóides, ciclódes, ganóides e placóides, existem ainda peixes onde as escamas foram substituídas por placa ósseas (calictídeos) e outros que não possuem escamas (pimelodídeos). Ctenóides: Típica dos peixes ósseos, são finas e crescem por toda vida, possuem pequenas projeções formando uma coroa de minúsculos espinhos, que conferem aos peixes uma aparência áspera. Ciclóides: típica de peixes ósseos, crescem por toda vida do peixe, são lisas, não possuindo projeções. Ganóides: Não ocorrem em peixes brasileiros, são rômbicas, esmaltadas e brilhantes. Placóides: Encontradas em tubarões e arraias, possuem pequenos dentículos dérmicos voltados para trás, o que deixa sua pele áspera, com aparência de uma lixa. RESUMINDO: as principais adaptações dos peixes à vida aquática são a forma do corpo, as nadadeiras, a bexiga natatória, a linha lateral e a respiração branquial.

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