Flotación en los peces

Ocean. Virginia Sepúlveda
Física I – Fac. Ciencias Naturales – Sede Trelew
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De interés para estudiantes de Ciencias Naturales
Flotación en los peces: la vejiga natatoria
La vejiga natatoria es un órgano de flotación exclusivo de los peces y tiene su
origen en un divertículo del esófago. El origen digestivo de la vejiga natatoria se
pone de manifiesto, especialmente, durante el desarrollo embrionario de
determinados peces como los bacalaos (género Gadus), en los que puede
comprobarse la formación transitoria de glándulas de secreción gástrica en este
órgano.
No todos los peces presentan vejiga natatoria, esto no ha sido por una pérdida
secundaria debido a su modo de vida, sino que su grupo nunca la presentó
durante la evolución, como es el caso de los peces cartilaginosos. Éstos,
solucionan el problema de la flotabilidad incorporando depósitos grasos en el
hígado, concretamente escualeno (un hidrocarburo natural cuya densidad es de
0,88 g/cm3), que puede llegar a representar el 30% del peso del animal.
Dentro de los llamados por tradición, peces óseos, existen algunos con la
conexión digestiva, pero además, algunos peces pierden su vejiga natatoria
durante las metamorfosis que sufren en su desarrollo post embrionario o bien,
simplemente ésta ni llega a formarse (la han “suprimido”).
En el primer caso, encontramos los pleuronectiformes (“peces planos”) tales
como el lenguado (Solea vulgaris). La larva cuando sale del huevo nada como un
pez típico, pero llegada una etapa de su desarrollo, sufre un complicado proceso
de metamorfosis para adaptarse a la vida bentónica (vivir en el fondo) en su etapa
adulta; entonces, la presencia de un órgano de flotación resulta un inconveniente,
por ello estos animales prescinden de él.
Esta adaptación de los peces de aguas profundas no es genérica. Algunos como
los celacantos (Latimeria chalumnae) rellenan el interior de la vejiga natatoria con
tejido conjuntivo. Así que, como sucede casi siempre en biología, no conviene
hacer generalizaciones.
El segundo caso, lo encontramos en los peces que forman grandes bancos
(conjunto de peces que nadan juntos al ser de costumbres gregarias). La
desaparición de la vejiga natatoria, puede interpretarse como una solución eficaz
para no ser localizados tan fácilmente por el sistema de ecolocalización
(ultrasonidos) de los cetáceos, dado que lo que éstos detectan, son las
discontinuidades que se producen en el ambiente. Si todo un conjunto de peces
nada en banco y presenta vejiga natatoria, se pueden detectar con más facilidad
su presencia debido a la suma de discontinuidades producida por todas las
vejigas natatorias. De modo que un pez sin vejiga natatoria, se puede interpretar
como “transparente a las ondas”.
Otros peces que presentan ausencia de vejiga natatoria, son los depredadores
rápidos. En este caso, atrofiar la vejiga natatoria les permite variar de
profundidad con rapidez y perseguir más eficazmente a sus presas.
En cuanto a cuestiones anatómicas, el tamaño de la vejiga natatoria en los peces,
es variable. Por lo general, en las especies marinas puede llegar a representar el
5% del peso del animal, mientras que en los de aguas continentales puede llegar
hasta el 7%.
Esta diferencia se debe a la composición química del agua (densidad). El agua
salada es más densa que el agua dulce, de modo que las especies que viven en
el mar, no necesitan de un órgano de flotación “tan grande” como las de agua
dulce.
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No todas las vejigas natatorias cumplen la función exclusiva de flotación, en
algunas especies cumplen la función de transmisores de vibraciones o sonidos
directamente al oído, como es el caso de los clupeiformes o bien a través de una
cadenita de huesos (órgano de Webber), como es el caso de las carpas (Cyprinus
carpio) por ejemplo. Aparte, no todas las vejigas tienen forma de globo, en
algunos casos son bilobadas y se producen sonidos al pasar de una cámara de
gas a la otra, como sucede en el caso de Xyrichthys novacula, una especie
hermafrodita de la clase osteictios del orden perciformes, que tiene el cuerpo muy
comprimido y vive en fondos arenosos de hasta 50 metros de profundidad.
El mantenimiento de un determinado volumen de gas en el interior de la vejiga
natatoria con sus paredes colapsables, supone dos problemas básicos:
1) Segregar gas activamente en contra de un gradiente de presión parcial muy
elevado.
2) Controlar rápida y eficazmente la presión interna de los gases para ajustar los
cambios de densidad del animal, asociados a una variación de la profundidad.
Expulsión y retención de gases
La secreción de gas, se produce a nivel de una estructura especializada llamada
glándula de gas, formada por un epitelio secretor dispuesto en serie con un
conjunto de capilares arterio-venosos (rete-mirabile), que actúan como un sistema
de intercambiador en contra corriente. Los mecanismos que intervienen en la
cesión de los gases a la vejiga son:
Pérdida de afinidad de la hemoglobina por el oxígeno, causado por una masiva
producción de ácido láctico en el epitelio de la glándula de gas.
Efecto salado. La enorme secreción de lactato en el epitelio disminuye la
solubilidad de los gases y causa su desplazamiento de la fase líquida a la fase
gaseosa.
Retención en la rete-mirabile. La rete- mirabile es un complejo de arterias y venas
superponiéndose una cerca de otra, que se encuentra en ciertos vertebrados. La
eficacia de su función depende del flujo sanguíneo en contracorriente, intercambia
calor, iones, gases entre las paredes de los vasos sanguíneos; mantiene un
gradiente de la temperatura y la concentración de gas o de solutos entre el flujo
arterial y de sangre venosa. En los peces, se establece un intercambio en
contracorriente de solutos y gases, actuando como trampa de lactato y de otros
solutos, con un efecto multiplicador, provocando un aumento de la presión parcial
de oxígeno y de la de nitrógeno hasta decenas de atmósferas.
No sirve de nada introducir gas dentro de la vejiga si ésta no es capaz de
retenerlo, por ello existen dos mecanismos:
Gracias al efecto multiplicador en contra corriente se evita la pérdida de gas hacia
el torrente circulatorio.
Impermeabilización de la pared de la vejiga: La cara interna está recubierta de
una secreción rica en fosfolípidos que favorecen la solubilización y retención del
gas. La cara externa está recubierta de un depósito de cristales de guanina que
contribuyen a disminuir la difusión en la pared de la vejiga.
Eliminación de gases
La eliminación de gas de la vejiga se produce a través de un espacio en la pared
de la misma que recibe el nombre de ventana oval y que se halla en
comunicación con el sistema circulatorio. Normalmente, los capilares quedan
separados del espacio en el que se encuentra el gas por un esfínter muscular,
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que al relajarse permite que el gas (a gran presión) de la vejiga pase por simple
difusión a la sangre donde se encuentra a presiones similares a la atmosférica.
En el caso de los fisoclistos (peces que no tienen unida la vejiga natatoria con el
tubo digestivo), el proceso de retención y eliminación de gases tiene lugar según
el siguiente esquema:
El sistema nervioso autónomo es el responsable del control de la presión
interna de la vejiga natatoria a través de la acción de sus divisiones: simpática
(eliminación) y parasimpática (secreción). Estas acciones, se desencadenan a
través de señales propioceptoras (internas) que informan de la tensión en la pared
de la propia vejiga.
Cómo usar una vejiga natatoria
Hay tendencia a asociar la retención de gas con la flotabilidad, de manera que si a
uno le preguntan... ¿cuándo un pez quiere subir a superficie, que hace? Lo
primero que se le pasa por la cabeza, es cargar de gas su vejiga porque sería la
respuesta más “lógica”, pero NO es así.
Cuando los peces se alejan de la superficie colocan gas en su vejiga, ya que
al aumentar la presión debido a la profundidad (1 atmósfera cada 10 metros), la
vejiga disminuye su tamaño y el pez aumenta su peso específico, por lo que va
hundiéndose cada vez más hasta llegar al fondo. Cuando un pez está en zonas
profundas y quiere acercarse a la superficie, no tiene más remedio que reducir
el gas de su vejiga, ya que al ascender, disminuye su presión hidrostática sobre
ella con lo que acabaría por dilatarse enormemente y estallaría. Esto puede
observarse cuando se pesca un pez a profundidad y se lleva rápidamente a la
superficie.
Bibliografía
HILL, Richard & WYSE, Gordon A. Fisiología animal. Segunda edición 1989.
TEXTO GUÍA. Fisiología animal. Volumen I. Ediciones Universidad de Barcelona.
NADAL, Jacint. Vertebrados. Origen, organización, diversidad y biología. Ediciones
Omega.
SCHEURMAN, Inés. El libro de los acuarios. Ediciones Everest.
Fuente: www.alaquairum.net/vejiga_natatoria.htm
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Imágenes
Xyrichthys novacula
Celacantos: Latimeria chalumnae
Pleuronectiformes: Paralichthys sp
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