ADAPTAÇÕES DOS ADAPTAÇÕES DOS

VERTEBRADOS À VIDA VERTEBRADOS À VIDA

AQUÁTICAAQUÁTICA

CARLOS ROBERTOCARLOS ROBERTO

ESCOLA JOAQUIM GONCALVES ESCOLA JOAQUIM GONCALVES

LEDOLEDO

73% da superfície da Terra coberta é por água, dos quais só 0,01%

de rios e lagos de água doce, porém estes têm 40% dos peixes

ósseos;

os Vertebrata surgiram no ambiente aquático, mas a vida ali

impõe desafios que exigem algumas especializações dos

vertebrados e, por outro lado, também fornece oportunidades para

a exploração de uma variedades de hábitats e o desenvolvimento

de diferentes modos de vida.

há cerca de 26.000 espécies de peixes;

tanto a água como o ar são ambientes líquidos, mas em comparação ao

segundo, o ambiente aquático apresenta:

maior viscosidade (velocidade com que um fluido passa por uma

superfície) necessidade de formas corporais hidrodinâmicas e fluxo unidirecional

da água nas brânquias;

menor conteúdo de oxigênio maior eficiência em retirar o O2 do ambiente;

maior capacidade e condutividade de calor (temperatura da água é

mais estável) pouca opção de escolha para os animais;

maior condutividade elétrica animais podem usar a eletricidade para

algumas finalidades.

maior densidade menos efeito da gravidade e sustentação do corpo mais fácil;

Obtenção de Oxigênio:

maioria dos vertebrados aquáticos tem brânquias localizadas nas

bolsas faríngeas (nos peixes), onde ocorre a troca O2/CO2.

fluxo de água é geralmente unidirecional (entra pela boca e sai

pelas brânquias). Reversão da água é impedida por abas bucais e

nas margens do opérculo (cobertura das brânquias nos peixes

ósseos).

brânquias são constituídas pelo arco branquial e filamentos

branquiais. As trocas gasosas ocorrem em projeções

microscópicas dos filamentos branquiais (lamelas secundárias).

este mecanismo de bombeamento pelas brânquias foi reduzido ou

não ocorre em peixes filtradores e em muitos de mar aberto (alguns

tubarões, cavalas, atuns e peixes-espada). Eles nadam com a boca

um pouco aberta (ventilação forçada) e não podem parar de nadar.

troca por contracorrente: a direção do fluxo sanguíneo através

das lamelas é oposta à direção do fluxo da água, o que maximiza a

absorção de O2 pelos vasos sanguíneos que deixam as brânquias.

O sistema é mais eficiente em peixes mais ativos.

peixes que vivem em locais com baixa concentração de O2

apresentam estruturas respiratórias acessórias que permitem a

respiração aérea (lábios aumentados, modificações da forma da

boca, bexigas natatórias vascularizadas como pulmões,

porções do estômago e intestino que realizam trocas gasosas,

etc). Alguns respiram ar obrigatoriamente mesmo em água ricas

em O2, como o poraquê e os peixes pulmonados sulamericanos

(pulmões são evaginações do intestino).

Ajuste da flutuabilidade:

tecidos corporais são mais densos do que a água, por isso

animais tendem a afundar. Para não afundar, alguns peixes

(tubarões, atuns, cavalas e peixes-espada) nadam

ininterruptamente. muitos peixes ósseos não precisam nadar para pairar na água

graças à bexiga natatória, preenchida com ar, deixando-os com

densidade igual da água (flutuabilidade neutra). A pressão da água

varia se o peixe nadar verticalmente, sendo necessário ajustar o

volume de gás para manter a flutuabilidade, secretando ou

removendo gás da bexiga (se ele afunda ou sobe, respectivamente).

Muitos fazem isso secretando gases do sangue na bexiga. Há uma

glândula de gás na bexiga sob a qual há uma rede de capilares (rete

mirabile), especializada em transportar O2 do sangue para a bexiga

natatória.

alguns (fisóstomos) retém um ducto pneumático, que liga a

bexiga natatória ao trato digestório, de onde vem e por onde sai o

gás. Aqueles que não têm o ducto (fisoclistos), eliminam o gás da

bexiga pela válvula oval.

condrícties não possuem bexiga natatória, mas têm compostos

nitrogenados no sangue e fígados preenchidos com óleo, o que

reduz suas densidades e cria uma flutuabilidade neutra.

vertebrados aquáticos que respiram ar e precisam fazer

profundos mergulhos (algumas focas e baleias) enfrentam grandes

pressões de água, com o nitrogênio sendo levado do sangue aos

tecidos. Se o animal volta muito rápido, o nitrogênio não tem tempo

de voltar para o sangue e forma bolhas nos tecidos

(descompressão). Para evitar isso, animais mergulhadores

especializados forçam o ar para fora dos pulmões quando

mergulham, reduzindo a quantidade de nitrogênio que se difunde

para o sangue.

Sistema Sensorial dos Peixes:

olhos dos peixes são diferentes daqueles dos vertebrados

terrestres apenas por apresentarem lentes esféricas menos

flexíveis e com grande poder de refração, que se movem inteiras

para frente e para longe da retina para focalizar as imagens.

peixes têm receptores químicos diversos.

receptores mecânicos são a base para a detecção de deslocamento

(toque, som, pressão e movimento): orelha interna, detectores de

gravidade nos canais semicirculares, sistema da linha lateral (só

encontrado em peixes e anfíbios aquáticos) formado por

agrupamentos de células ciliadas (órgãos neuromastos) localizados

em uma série de canais sobre a cabeça e uns poucos que chegam até

a cauda.

o sistema da linha lateral permite ao peixe detectar a direção das

correntes de água sobre as superfícies distintas de seu corpo. É

fundamental, por exemplo, para a captura de insetos na superfície

da água, detectados pelas ondas que provocam na superfície.

peixes que formam cardumes densos (sardinhas, tainhas, etc)

concentram os neuromastos na cabeça, para uma melhor

percepção da turbulência em que está nadando e detecção correta

da trilha a ser seguida junto ao cardume.

devido à água (principalmente a salgada) conduzir eletricidade,

esta pode ser usada como forma de detectar presas por suas

contrações musculares (tubarões), como arma de caça ou defesa

(poraquê, algumas raias e bagres) ou para a corte e defesa territorial

(tuviras).

as descargas elétricas são produzidas por tecidos musculares

modificados formados por células eletrócitos, que perderam a

capacidade de contração e geram correntes de fluxo de íons

(especialmente sódio).

tubarões (na cabeça) e raias (nas nadadeiras peitorais) têm as

ampolas de Lorenzini, que são eletro-receptores sensíveis, usadas

para detectar presas e para a navegação (graças ao campo

eletromagnético da Terra).

peixes com descargas elétricas fracas, como as tuviras

(Gymnotidae) podem utilizá-las como eletro-locação, criando um

campo elétrico pulsante ao redor de si. O campo elétrico é

distorcido pela presença de objetos (condutores ou não-

condutores), informando ao peixe a posição e o movimento do

objeto.

estes peixes usam as descargas elétricas também para

comunicação social (para estabelecer territórios, para corte, etc).

Para evitar que predadores detectem as descargas, podem utilizar

freqüências mais altas do que as que os predadores podem

detectar.

Adaptações Internas

70 a 80% da massa corpórea de um vertebrado é água e

praticamente todos os processos que ocorrem em seus corpos

envolve água, mas mesmo assim viver na água envolve alguns

problemas:

a) manter as concentrações adequadas de água e sais;

b) responder às variações na temperatura da água, quando é

necessário manter a temperatura corpórea diferente desta.

a) Balanço de Água e Íons

o rim (composto de milhões de néfrons tubulares) tem a função de

controlar o balanço de água e excretar os dejetos, filtrando o sangue

no glomérulo.

concentração de solutos de alguns vertebrados marinhos (ex:

feiticeiras) são similares às da água do mar, o que evita problemas de

osmorregulação (eles são isosmóticos). Provavelmente esta é a

condição ancestral dos vertebrados.

lampreias e teleósteos marinhos têm concentrações de solutos

menores do que da água, assim tendem a perder água por osmose

e ganhar sais do ambiente por difusão (hiposmóticos). Trocas

ocorrem principalmente pelas brânquias. Excretam pouca urina e

muito concentrada (com pouca água). Bebem a água do mar, sendo

os sais eliminados ativamente pelas células cloreto nas brânquias e

a água entra no sangue por osmose.

peixes esteno-hialinos (vivem na água doce ou salgada) e euri-

hialinos (vivem em ambas). Os euri-hialinos regulam a quantidade

de solutos corporais de acordo com a salinidade da água onde

estão.

condrícties e celacantos retém uréia e outros nitrogenados,

mantendo suas concentrações de solutos um pouco maiores do que

a da água do mar (hiperosmóticos). Assim, ganham água por osmose

nas brânquias e não precisam bebê-la.

peixes de água doce e anfíbios também são hiperosmóticos e

tendem a ganhar água por osmose e perder sais para o ambiente por

difusão, nos peixes principalmente pelas brânquias. Rins produzem

grande volume de urina e os sais são ativamente absorvidos, para

compensar a entrada de água.

excreção de nitrogênio: a digestão de proteínas e ácidos nucléicos

reduz o nitrogênio que os constitui em amônia, que é muito solúvel e

tóxica, precisando ser excretada rápido. A excreção deste nitrogênio

pelos vertebrados pode se dar na forma de:

amônia (amonotelismo): muitos invertebrados aquáticos e

vertebrados com brânquias ou tegumentos permeáveis. Requer

menos energia, mas precisa ser diluída em água abundante.

uréia (ureotelismo): sintetizada a partir da amônia, requer mais

energia, mas é menos tóxica do que a amônia, requer menos água

para ser eliminada e pode ser retida para ajudar na osmorregulação

(como fazem os tubarões). Foi importante para a conquista do

ambiente terrestre pelos vertebrados.

ácido úrico (uricotelismo): é o menos tóxico e que requer menos

água para ser eliminado. Importante na vida em locais muito secos.

b) Respostas à Temperatura

temperatura influencia as taxas em que as reações químicas

ocorrem no organismo, normalmente estas aceleram com o aumento

da temperatura, mas há um limite.

alta condutividade de calor da água torna necessário mecanismos

termorreguladores para manter a temperatura corporal diferente da

temperatura da água, quando isso é necessário.

separação “pecilotermos” e “homeotermos” refere-se à

variabilidade da temperatura corpórea e é inadequada. Ex: variação

de até 20º em mamíferos em torpor e de apenas 2º em alguns peixes.

separação “ectotérmico” e “endotérmico” refere-se às fontes de

energia usadas na termorregulação (principalmente fontes externas,

como o sol ou principalmente produção metabólica de calor interna,

respectivamente). Muitos animais usam os dois tipos em

combinação.

heterotermia regional: capacidade do animal em manter

temperaturas diferentes em partes distintas de seu corpo. Alguns

peixes mantêm partes do corpo até 15º mais quente do que a água,

retendo o calor na rete mirabile. Permite que estes peixes explorem

águas mais frias do que poderiam sem este sistema.

ausência das brânquias nos tetrápodes que vivem na água facilita

a manutenção da endotermia de corpo inteiro (nas brânquias ocorre

o equilíbrio da temperatura corpórea dos peixes e da água). Presença

de camadas gordurosas na parede do corpo dos mamíferos

aquáticos também ajuda a manter o calor metabólico. Pêlos só são

úteis na água se ar for retido entre eles (não encharcar).

as trocas entre um animal e seu ambiente ocorrem por meio das

superfícies corpóreas e espécies grandes têm, proporcionalmente,

menos área para trocas em relação ao volume de seus corpos. Assim,

espécies maiores trocam energia com o ambiente mais lentamente do

que as menores, sendo mais independentes da temperatura externa.

Ex: elefantes facilmente se superaquecem, desviando sangue para as

orelhas para perder calor. Tartarugas marinhas de couro mantêm-se

até 18º mais quente que as águas frias que habitam.

ONDE ESTUDAR:

POUGH, F. H.; JANIS, C. M.; HEISER, J. B. A vida dos

vertebrados (2003): terceira edição. Parte II, Capítulo 4:

Vivendo na água. PÁGINA 81 - 112.