Vertebrats. Tema 5 (2017)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Girona (UdG)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura Vertebrats
Año del apunte 2017
Páginas 9
Fecha de subida 30/09/2017
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

Si parlem de mamífers voladors tenim una ala que es forma a partir dels dits que s’allarguen enormement, ja que són les peces més lleugeres que hi ha a les potes anteriors. Com que els ossos dels mamífers no són neumàtics (buits per dins), per tenir una superfície d’ala una mica grossa han de ser els dits els que formen l’ala. El cúbit gairebé desapareix i el radi s’allarga,igual que l’húmer que també s’allarga. Finalment en animals excavadors les peces es fan petites però molt gruixudes per tal de ser rígides.
TEMA 5: LOCOMOCIÓ AQUÀTICA. LA NATACIÓ: RESISTÈNCIA, FLOTABILITAT, POSICIÓ I ESTABILITAT Els mamífers aquàtics tenen problemes a l’hora d’avançar per l’aigua, ja que l’aigua és més densa que l’aire. El primer problema que troben és haver de trencar la massa d’aigua frontalment, penetrar i lliscar per la massa d’aigua.
Si imaginem un objecte llis i propulsat, que trenca la massa d’aigua i la desplaça, aquesta es mou per sobre, per sota i pels costats de l’organisme fins a trobar-se un altre cop a la part final. Aquesta massa d’aigua es mou a la mateixa velocitat que l’objecte però en direcció contrària. La capa d’aigua posa en moviment la capa superior, però la superior ja no està tan afectada per l’objecte i per tant es mou a una velocitat menor.
La capa superior a aquesta es mourà més lentament fins que trobem que l’aigua ja no es veu afectada pel moviment de l’objecte i ja no es mourà. Hi ha un gradient de velocitat que va des de velocitats màximes a velocitat 0. Aquest gruix s’anomena capa límit laminar i determinarà com de fàcil és per l’objecte moure’s en aquesta capa d’aigua. Quan les capes d’aigua es troben al final creen turbulències, encara que l’objecte llisqui de manera molt suau. Les turbulències frenen a l’objecte i per tant l’objectiu d’un nedador és que l’aigua del voltant del seu cos es mogui de manera molt lleugera o laminar i es formin el mínim de turbulències possibles al voltant del seu cos.
A la que es forma una turbulència es trenca aquest lliscament suau, i comença a afectar les capes de sobre frenant el moviment del cos. Tots els elements que surten del cos generaran turbulències, però la forma i posició estaran dissenyats de manera que generaran el mínim de turbulències possibles.
El nombre de Reynolds El nombre de Reynolds és una fórmula que ens dóna una idea de la magnitud del flux i si es tractarà d’un lliscament suau o amb fregament (turbulent). Com més alt sigui el valor, més fregament hi haurà, més turbulències.
La part de dalt de la fórmula ens dóna una idea del valor d’inèrcia, és a dir, el que li costa a l’objecte accelerar-se a la massa d’aigua i la part de baix de la fórmula ens dóna una idea de la viscositat.
Com més volum tingui l’animal, més li costarà agafar velocitat, desplaçar-se. Els problemes de viscositat de fregament venen donats per la superfície del cos, on si tenen poca superfície, el fregament de l’aigua contra el cos serà inferior que no pas si tenen molta superfície i per tant tindrà pocs problemes de viscositat.
Els organismes molt grans tenen molts problemes d’inèrcia, el volum d’aigua desplaçada és major i a més a més van a més velocitat, per tant els costa més accelerar. L’objectiu dels organismes aquàtics és buscar números de Reynolds baixos, per tant buscar un equilibri entre el volum i la superfície.
Els grans nedadors, utilitzen les aletes caudals (part més posterior del cos) per impulsar-se, ja que així les turbulències es realitzen a la part final del cos i el flux turbulent és el mínim possible (comença a frenar el cos a la part final i no a la part inicial). Per tant una de les adaptacions en els organismes aquàtics ha sigut traslladar l’estructura propulsora el més enrere possible.
Tot el que siguin aletes (pectorals, dorsals, ventrals, etc.) si estan molt aixecades generen turbulències, per tant si és possible es traslladen a darrere, i si no és possible els interessa tenir-les plegades mentre neden i nomes obrir-les en cas que hagin de maniobrar.
Si l’estructura del cos és molt llisa, el flux turbulent comença a la part final del cos, a l’aleta caudal. Si el cos és lleugerament rugós, aquestes turbulències comencen una mica més endavant i si finalment el cos és molt rugós amb moltes parts que sobresurten, el flux turbulent comencen a la part inicial i les turbulències que es generen cada cop són més grans, ja que es van sumant.
Si tenim un cos molt rodó (relació volum/superfície molt alta) suposarà un problema. Com més afusada sigui la part frontal més fàcil li serà vèncer la pressió positiva frontal. A la part final del cos també hi ha un problema de pressió positiva (tot i que és una pressió contra l’avenç, té signe negatiu). A la part final es crea un buit que és on hi caurà l’aigua que s’ha desplaçat anteriorment per dalt, baix i els costats. Aquest buit crea una succió del cos i tira l’aigua cap endarrere.
En un cos molt afusat, l’aigua es va trobant de manera gradual i el buit és més petit de manera que la succió és petita també, però en cas de tenir un cos molt arrodonit, l’aigua es retrobarà de cop, provocant que la succió sigui forta i no permeti l’avanç. Per tant aquest pressió positiva només té importància si el buit és gran, de manera que els organismes aquàtics tendiran a tancar-se de darrere gradualment.
Moviment Alguns organismes com les anguiles o els congres tenen problemes en la natació, ja que tenen un moviment ondulatori i molta superfície, per tant el cos es troba molt afectat per les turbulències, i per tant, mai es tractaran d’organismes bon nedadors.
La millor forma per un bon nedador serà disposar d’una forma de fus amb el màxim volum del cos desplaçat cap a davant, ja que es tracta de desplaçar la màxima massa d’aigua aprofitant la zona en que el flux és laminar (a l’inici), de manera que quan comencin les turbulències a la part de darrere ja afectin amb molt menys volum, ja s’hagi mogut la gran part de la massa d’aigua i les turbulències siguin menors.
Els nedadors perfectes, és a dir, aquells que poden mantenir la natació sostinguda contínuament, com per exemple la tonyina tenen el volum desplaçat cap a davant, una punta afusada a davant i darrere i una superfície molt llisa (escates molt petites i recobertes de mucus). Les aletes es troben col·locades a partir del primer terç enrere, quan ja comença el flux turbulent, disposen d’aletes dorsals que es pleguen i el moviment desplaçat totalment a la part de darrere del cos. La força propulsora es troba a la part de darrere del cos.
Aquests organismes tenen natació oscil·latòria, ja que l’aleta caudal es mou a banda i banda, (l’aleta caudal és una pala rígida que es mou cap un costat i l’altre). La natació oscil·latòria és diferent al moviment ondulatori, ja que el moviment ondulatori és quan una part del cos ondula, es mou a banda i banda. Les forces que intervenen són les mateixes però en el moviment ondulatori són diverses parts del cos les que generen la propulsió, mentre que en la natació ondulatòria només és la part dorsal que genera la força de propulsió.
La força que faci la cua contra l’aigua generarà una força per part de l’aigua d’igual magnitud, mateixa direcció, però sentit oposat. Aqueta força és la reacció de l’aigua i es pot descompondre en dues altres forces que són la força de propulsió (endavant) i l’altre és la força lateral (pivota a costat i costat). Si el cos ondula poc, la força de propulsió serà petita i la força lateral serà gran, i el mateix a la inversa: si el cos ondula molt, la força de propulsió serà gran i la força lateral petita. .
Un peix com la tonyina que és molt rígida i només pot moure la part dorsal serà un molt bon nedador però en canvi un molt mal maniobrador. El nivell d’adaptació dels grans nedadors en la natació té aquestes limitacions, però el grau d’adaptació, força i resistència és molt més gran.
Els grans nedadors disposen d’uns elements semblants a la part posterior del cos, semblant a aletes, que s’anomenen pínules, que sembla que creen microturbulències per trencar les grans turbulències, amb la qual el fregament en aquesta part posterior del cos és menor. La massa muscular que es troba a l’aleta caudal d’una tonyina és molt gran i per tant la força que es genera és molt gran, però l’estructura que la suporta és molt prima. Aquest fet es deu a que hi ha una connexió de la musculatura troncal a través de tendons a l’aleta caudal, donant així molt flexibilitat, poca superfície i molta força. A més tenen una aleta dorsal en forma de lluna (còncava), de manera que les turbulències es creen en la punta, però tenen menys superfície, menys turbulències.
Propulsió axial i paraxial Dins dels nedadors amb natació ondulatòria trobem diferents tipus. Aquells organismes que utilitzen el moviment de tot el tronc per propulsar-se s’anomenen que tenen un moviment anguil·liforme. Quan no utilitzen tot el tronc, sinó que només utilitzen la part final s’anomena moviment carangiforme, i són organismes que tenen la part final flexible i que l’oscil·len. Els organismes que tenen un moviment tuniforme disposen d’un peduncle caudal mòbil, amb el qual realitzen la propulsió. Finalment els ostraquiformes, com el peix cofre, són organismes amb el cos tot rígid, on només es mou aleta caudal, però el peduncle no és mòbil.
Tots els tipus d’organismes que hem explicat anteriorment tenen propulsió axial, és a dir, és l’eix el que propulsa, l’aleta caudal.
La propulsió paraxial és aquella que utilitzen els organismes que es propulsen directament amb les aletes pectorals, dorsals, anals i/o pelvianes. Així doncs, no trobem grans nedadors, sinó que trobem nedadors ondulatoris que utilitzen les aletes per impulsar-se i maniobrar.
Hi ha casos que utilitzen només l’aleta dorsal, altres utilitzen l’aleta dorsal amb l’anal, com per exemple el peix lluna, ja que al tenir un cos gran i molt comprimit, l’ajuda a evitar que es tombi quan mou les aletes. Els peixos que tenen una aleta dorsal llarga, són de moviment ondulatori.
També trobem peixos que ondulen les aletes pectorals, com el cas de rajades, mantes, àguiles marines (condrictis) els quals disposen d’aletes pectorals molt grans. Tots són peixos que s’han adaptat a viure sobre el fons, provenen dels elasmobranquis, dels taurons, que ja tenen el ventre deprimit i també són aplanats. Les rajades es van aplanar més per camuflar-se en el terra.
En canvi els llenguados neixen com a peixos comprimits i després queden tombats sobre el fons, els hi migra un ull cap a l’altre costat i les aletes que mouen són la dorsal i l’anal.
Altres utilitzen les aletes pectorals, però fent moviments oscil·latori, com per exemple animals de vida semiaquàtica, que tenen cert grau d’adaptació al medi aquàtic, però no viuen a l’aigua al 100%.
Dels nedadors oscil·latoris (C) els de dalt fan brasa i mouen els apèndix horitzontalment. I els de baix fan crol, claven les aletes a l’aigua, enfonsen les aletes o potes verticalment.
Hi ha adaptacions dels apèndix per adaptar-se a la natació. Un animal amb més vida terrestre, tindrà uns apèndixs amb una estructura que és semblant a una aleta. En animals més semiaquàtics tenen les potes palmejades per fer forma de pala i ajudar a remar, però tenen dits.
En funció de si un animal fa més temps que està adaptat a l’aigua, el canvi de les estructures esquelètiques de la pota és més evident que els que porten menys temps nedant.
Maniobrabilitat La tonyina és expert en la natació de creuer, és un nadador perfecte però té poca maniobrabilitat. A la dreta del gràfic trobem el lluç de riu, que té mig tronc flexible, són bons nedadors i bons maniobradors.
El peix papallona (a la punta de dalt), és un peix que fa molt bé les maniobres, però és un peix poc nedador. Aquests tenen el cos curt i l’angle de gir és petit. Els peixos que es veuen en coves, corall, poden girar sobre si mateixos. Es tractarà d’organismes petits, comprimits i alts per evitar els moviments de balanceig i si són baixets tindran aletes molt grans (dorsals i anals) que quan les obren impedeix que perdin la posició.
El peix llança és un bon nedador, amb una flexió corporal important, però necessita aixecar les aletes per evitar la rotació sobre sí mateix en el moment de canviar la direcció, perquè és molt cilíndric. Aquests peixos tenen una natació transitòria.
El peix sol té un cos molt elevat i comprimit, per evitar el balanceig. Disposen d’una aleta dorsal força gran i alta, de manera que necessiten una musculatura associada molt complexa.
1. Exclusivament la dorsal 2. Ondulatori de les pectorals 3. Dorsal i anal en peixos plans 4. Oscil·latori de les pectorals El cavallet de mar utilitza les pectorals però ho fa verticalment, combina el moviment vertical de les pectorals per pujar i baixar la columna.
Evolució dels apèndixs per a la vida aquàtica En funció del temps que fa que han evolucionat cap a la vida aquàtica es veu el grau d’adaptació dels apèndix.
El grau de vida aquàtica de la tortuga és superior a la del cocodril. El nombre de peces i les peces són les mateixes en tots els grups, però com més adaptat al medi aquàtic s’escurcen els dits dels extrems, s’eixamplen i s’allarguen els dits del mig.
Escurçament de les peces proximals (braç) i allargament de les distals (dits) En els pinnípedes (foques) i quelonis (tortugues marines) les estructures estan canviant en estructures més aquàtiques, l’estructura de l’húmer i el radi s’allarguen, per tant diem que tenim hiperfalanges (allargament de les falanges, però el nombre és el mateix).
Els cetacis han multiplicat el nombre de falanges (polifalange) i en pingüins l’estructura de les aletes és com la dels ocells, no hi ha els dits que hi ha en els mamífers perquè això era una ala com els ocells. Per tant la tendència és la d’escurçar i eixamplar peces proximals i allargar o multiplicar peces distals.
Eixos de pèrdua de trajectòria Els tres eixos de pèrdua de trajectòria són: - Balanceig: moviment esquerra-dreta Guinyada: moviment a un costat o un altre Capcineig: el moviment vertical Les aletes són les que controlen que la posició es mantingui mentre l’animal s’impulsa amb la caudal. Les aletes dorsals i anals serveixen per controlar el balanceig i la guinyada i la caudal i la pectoral serveixen per controlar el capcineig.
L’aleta caudal homocerca que és isobàtica, propulsen el cos en línia recta, sense baixar ni pujar, i és important per una natació continuada.
L’aparició de l’aleta homocerca va relacionada amb l’aparició de la bufeta natatòria. La bufeta natatòria estabilitza la posició horitzontal del peix, perquè es troba en el centre d’equilibri (bufeta permet la posició totalment horitzontal del peix). En el moment en que el cos queda totalment estabilitzat per la bufeta natatòria, interessa tenir una aleta caudal homocerca, que faci una impulsió en línia recta, establint la trajectòria.
La bufeta natatòria serveix per mantenir-se a un profunditat determinada. Els peixos poden variar el nivell d’aire que hi ha dins la bufeta, per mantenir-se a la profunditat aquedada. Els peixos més primitius tenen la bufeta connectada al tub digestiu, i s’anomenen fisòstoms.
Aquests peixos poden desinflar la bufeta bufant (traient bombolles). Per inflar-la ho fan a través d’una glàndula de gas que es troba a la base de la bufeta, a través de l’oxigen de la sang.
En els fisioclistes s’ha perdut la connexió entre el tub digestiu i la bufeta natatòria, i la majoria per inflar i desinflar la bufeta ho fan a través de glàndules especials posicionades a la base de la bufeta i a través de vasos sanguinis. Els peixos pulmonats tenen pulmons semblants a la bufeta, ja que també són evaginacions del tub digestiu (la bufeta són evaginacions del tub digestiu), cavitat capaç d’intercanviar aire amb la sang.
Les aletes heterocerques permeten pujar i baixar. Algunes semblen igual però la pala que fa la força és molt més rígida que l’altre i per tant s’ha de considerar heterocerca. Per tant que sigui heterocerca depèn de la forma, però també de la rigidesa.
Els peixos voladors tenen la part de baix una mica més llarga perquè amb la part de baix de l’aleta caudal s’impulsen per fer el salt fora de l’aigua. Les aletes pectorals fan funció de planeig fora de l’aigua, no les bateguen.
La majoria de peixos que tenen aquest tipus d’aleta caudal heterocerca són els taurons. Encara que tingui aspecte de ser homocerca només un dels lòbuls és la que impulsa, per això són heterocerques. S’ha de cercar la zona que realment té rigidesa per impulsar. En els taurons normalment és la part de dalt, i per això és més allargada.
...

Comprar Previsualizar