A5 Falha de flutuabilidade

Tópico

A bexiga natatória é o elemento chave neste modelo: sua função é manter um volume suficiente de gás para compensar o fato de que os tecidos do corpo do peixe são mais densos do que a água circundante — os tecidos têm uma densidade entre 1.060 e 1.090 quilogramas por metro cúbico, em comparação com aproximadamente 1.025 quilogramas por metro cúbico de água. A falha de flutuabilidade ocorre quando a bexiga natatória perde sua integridade estrutural, seja devido a perfurações causadas por parasitas, infecção bacteriana ou trauma mecânico e, consequentemente, não consegue mais manter o volume de gás necessário para essa compensação de densidade. O resultado imediato de uma bexiga natatória que não consegue mais compensar a densidade do tecido é uma força resultante que empurra o peixe em direção ao fundo, e o peixe só consegue contrabalançar essa força com natação ativa contínua, mesmo em repouso, o que impõe um custo metabólico significativo em comparação com um peixe com a bexiga natatória intacta.

A falha da bexiga natatória pode ser parcial, quando uma microperfuração permite que o gás escape lentamente, ou total, quando a bexiga colapsa repentinamente. Na falha parcial da bexiga natatória, o gás difunde-se para fora da bexiga danificada de uma maneira que segue o mesmo princípio da difusão através de qualquer membrana lesionada: a taxa de perda de gás aumenta com o tamanho da área da membrana danificada, aumenta com a diferença de pressão entre o interior da bexiga e o tecido circundante e aumenta com a permeabilidade da membrana danificada. À medida que o volume de gás dentro da bexiga natatória diminui dessa forma, a força descendente resultante descrita no parágrafo anterior torna-se progressivamente mais forte.

Para compensar essa força descendente resultante, o peixe com a bexiga natatória danificada nada com a cabeça inclinada para cima, gerando uma componente vertical de sustentação hidrodinâmica que repõe parcialmente o volume de gás perdido. No entanto, nadar dessa maneira aumenta o arrasto que o peixe deve vencer e reduz sua eficiência propulsiva geral. O custo energético de manter essa posição inclinada não aumenta na mesma proporção que a força descendente resultante que deve ser contrabalançada, mas muito mais rapidamente: aumenta com o quadrado dessa força. Assim, uma bexiga natatória cada vez mais danificada impõe um custo energético que dispara antes mesmo da perda da flutuabilidade em si.

Existe também um segundo modo de falha, específico para peixes de águas profundas com bexigas natatórias danificadas: se um desses peixes ascende rapidamente à superfície, o gás restante dentro da bexiga natatória se expande, como acontece com qualquer gás quando a pressão externa diminui. No entanto, a bexiga natatória danificada não consegue mais reabsorver esse gás em expansão. A bexiga natatória fica hiperdistendida, e essa hiperdistensão gera uma força de flutuação excessiva que inevitavelmente empurra o peixe em direção à superfície, exatamente na direção oposta à força descendente resultante que domina o restante do modelo.

Em resumo, uma bexiga natatória danificada — seja por perda lenta de gás, colapso repentino ou hiperdistensão durante uma ascensão rápida — deixa o peixe sem sua função original de manter sua posição na coluna d'água sem esforço. O comportamento resultante é característico: o peixe nada com uma inclinação corporal anormal, segue uma trajetória circular em vez de uma trajetória reta e perde a capacidade de permanecer estacionário na coluna d'água, algo que um peixe com bexiga natatória intacta considera natural.

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