A2 Perda de Controle

Tópico

As barbatanas do peixe são fundamentais para este modelo: elas funcionam como superfícies de controle hidrodinâmico ativas que geram as forças e os momentos necessários para manter a trajetória, a atitude e a estabilidade durante a natação. Danos nas barbatanas — causados ​​por predação parcial, parasitismo, doenças ulcerativas ou trauma físico — reduzem a área efetiva da barbatana, alteram sua rigidez e podem criar superfícies de separação do fluxo que, em vez de gerar forças de controle, geram forças disruptivas. O resultado físico imediato de uma barbatana danificada é a perda de manobrabilidade, o aumento da deriva angular e uma maior variabilidade na trajetória do peixe.

A redução na área efetiva da barbatana diminui, proporcionalmente a essa perda de área, a força de sustentação disponível para controle. Como os momentos de estabilidade dependem do braço de alavanca entre o ponto de pressão da barbatana e o centro de massa do peixe, qualquer redução assimétrica na área da barbatana — ou seja, uma que afete um lado do corpo mais do que o outro — cria um momento de desequilíbrio líquido que não existia anteriormente.

Esse desequilíbrio líquido força o peixe a compensar ativamente com as barbatanas restantes, aquelas que ainda mantêm sua área e rigidez. Esse esforço compensatório extra acarreta um custo metabólico adicional, que pode ser entendido como a energia que o peixe dissipa para neutralizar o torque desestabilizador gerado pelo desequilíbrio das nadadeiras.

Quando o dano às nadadeiras afeta especificamente a nadadeira caudal, ou a perda é severa, o peixe não consegue mais manter seu modo normal de propulsão e é forçado a adotar modos alternativos e menos eficientes de propulsão ao nadar em altas velocidades. Paralelamente ao desequilíbrio de forças e momentos, o dano às nadadeiras também degrada o controle de inclinação e guinada do peixe — ou seja, sua capacidade de corrigir com precisão a orientação da cabeça e do corpo enquanto nada. Essa degradação do controle de inclinação e guinada aumenta a variabilidade lateral da trajetória do peixe, que neste modelo é chamada de sinuosidade, e que pode ser representada como um aumento no coeficiente de difusão lateral da trajetória: quanto mais o controle de inclinação e guinada estiver degradado, mais a trajetória de natação do peixe se dispersa lateralmente.

Essas duas consequências do dano às nadadeiras — o custo metabólico de compensar o desequilíbrio e a perda do controle de inclinação e guinada — se manifestam de maneiras mensuráveis ​​e com funções diferentes, dependendo de qual nadadeira é perdida. Em experimentos com nadadeiras cortadas, a velocidade crítica de natação diminui entre 15 e 40 por cento, dependendo da área da nadadeira removida, sendo a nadadeira caudal a mais crítica. Ao mesmo tempo, a sinuosidade está positivamente correlacionada com a porcentagem de área da nadadeira perdida: quanto maior a perda de área, maior a sinuosidade. Essa diferenciação por tipo de nadadeira é sistemática: a perda das nadadeiras peitorais pareadas afeta principalmente a manobrabilidade em baixa velocidade, enquanto a perda da nadadeira caudal afeta principalmente a velocidade máxima que o peixe pode atingir.

Em resumo, os danos nas barbatanas acabam por inverter a função descrita no início: as barbatanas deixam de sustentar a trajetória, a postura e a estabilidade do peixe com a eficiência original e, em vez disso, o peixe nada com menos manobrabilidade, num percurso mais sinuoso e com um custo metabólico mais elevado, seja porque perdeu o controlo preciso a baixas velocidades devido a danos nas barbatanas pares, seja porque perdeu a capacidade de atingir a sua velocidade máxima devido a danos na barbatana caudal.

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