Vejiga natatoria = Fisica

Introducion:

El éxito de los peces modernos se debe a un órgano específico llamado vejiga natatoria,la cual les permite realizar su función de ascenso y descenso. Éste órgano ha venidoevolucionando desde los peces pulmonados.

Principio de Arquímedes:

El principio de Arquímedes se enuncia de la siguiente forma: La fuerza boyante sobre un objeto inmerso en un fluido es igual al peso del fluido desplazado por ese objeto.

Por “fluido desplazado” se entiende un volumen de fluido igual al volumen del objeto sumergido, o de aquella parte del objeto sumergida si este flota o si sólo está parcialmente sumergido (el fluido que solía estar donde está el objeto).  

La fuerza boyante ocurre porque la presión en un fluido aumenta con la profundidad. Por tanto, la presión ascendente sobre la superficie inferior de un objeto sumergido es mayor que la presión descendente sobre su superficie superior.



El profesor Borelli, sabio de la Academia de Florencia, fue el primero en describir el funcionamiento de la vejiga natatoria en 1675. De acuerdo con él, cuando el organismo hincha su vejiga natatoria aumenta el volumen de su cuerpo y por tanto el peso del agua que desaloja se hace mayor que el suyo propio; así, de acuerdo con la ley de flotación, el organismo se eleva debido al empuje recibido. Cuando el organismo comprime la vejiga disminuye su volumen y por tanto desciende.
Según el principio de Arquímedes si el cuerpo de un pez tiene la misma densidad que el fluido, entonces el peso del organismo y el empuje que recibe del fluido son iguales; y, por lo tanto, el pez estará en equilibrio a cualquier profundidad. El peso se puede suponer como la única fuerza que actúa sobre el centro de gravedad del organismo y, asimismo, el empuje del líquido se puede suponer como la única fuerza actuante sobre el centro de flotación. Si los peces tuvieran densidad uniforme, entonces el centro de gravedad y el centro de flotación coincidirían. Sin embargo, los distintos tejidos de los peces tienen diferentes densidades y el resultado es que los dos centros, el de gravedad y el de flotación, no coinciden, estando el último ligeramente por debajo del centro de gravedad produciendo un equilibrio inestable. Por esta razón cuando el pez
muere queda flotando boca arriba. En efecto, un pequeño desplazamiento debido a cualquier movimiento en el agua aparecerá un par de fuerzas que hará girar al pez hasta la posición de equilibrio que es la invertida.
El principio de Arquímedes explica que un cuerpo flotará en un fluido si su densidad es menor que la del fluido, pues el peso del objeto será menor que el peso de un volumen de fluido igual al del objeto.
Al existir una fuerza neta hacia arriba el cuerpo se acelerará hasta alcanzar la parte superior del líquido o hasta la profundidad en donde ambas densidades se igualen, allí flotará en equilibrio.
La vejiga natatoria cumple una función determinante en la natación del pez, al permitir su ascenso o descenso. En experimentos donde se les priva artificialmente a los peces de este órgano, los organismos pueden mantenerse en equilibrio únicamente a costa de un intenso trabajo con las aletas. En cuanto dejan de mover las aletas, se hunden.

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Evolutivamente la vejiga tuvo otros fines en los peces más antiguos. En la mayoría de los peces, al igual que los modernos peces pulmonados, la utilizaron como pulmón acústico, el cual podía ser cargado o recargado, incorporando aire de la superficie. En otros peces la evolución no fue en la dirección de la formación de la vejiga natatoria sino que desarrolló otras funciones (conexiones con los oídos haciendo de una especie de
hidrófono o para emitir sonidos). Pero la actividad primaria de la vejiga natatoria es mantener el pez en estado de flotación neutro. Es decir un órgano hidrostático.

La vejiga natatoria aparece al principio del desarrollo de los peces, tanto evolutivo como individual, como una excrecencia del tubo digestivo. La conexión de la vejiga natatoria con el tubo digestivo se mantiene en el adulto como un conducto neumático en algunos peces denominados fisóstomos, como los arenques y carpas, en cuyo caso se dice que tienen la vejiga natatoria “abierta”. Pero la mayoría de los peces la tienen
“cerrada”, es decir, sin conexión con el tubo digestivo. A estos peces se les denomina fisoclistos y esta clase incluye gran cantidad de peces primitivos de profundidad. En este tipo de peces, en muchos casos, el conducto neumático sólo se encuentra en estado larvario y lo utilizan para transportar el aire a la cavidad de la vejiga natatoria en desarrollo desapareciendo enseguida. En otros peces la larva tampoco tiene un conducto neumático por lo que el gas, para llenar la vejiga natatoria, se produce en unas células que se encuentran en el interior. Finalmente, en algunos peces la vejiga natatoria está completamente ausente.
Los peces con vejiga natatoria abierta son típicos de agua dulce, mientras que los peces con vejiga natatoria cerrada de agua salada. Los peces de agua dulce tienen vejigas natatorias más espaciosas que las especies marinas, ya que el agua de mar es más densa que el agua dulce y proporciona mayor empuje a un cuerpo sumergido.

Función de la vejiga natatoria.

El papel que desempeña es muy limitado; ayuda al pez a permanecer a una profundidad determinada, o más concretamente, a la profundidad en que el peso del agua que desaloja su cuerpo es igual al propio pez. Cuando el pez, moviendo las aletas, baja a una capa inferior a este nivel, su cuerpo experimenta una presión exterior mayor por parte del agua y se contrae comprimiendo la vejiga. De ésta forma el peso del agua que desaloja disminuye y resulta menor que el del pez y éste desciende. Cuanto mayor es la profundidad a que baja el pez, tanto mayor es la presión que ejerce el agua (1 atmósfera cada 10 metros de profundidad), tanto más se comprime el cuerpo del pez abandona la capa en que se halla en equilibrio y moviendo sus aletas se eleva a capas superiores .Lo mismo ocurre, pero en sentido contrario, cuando el pez abandona la capa en que se  halla en equilibrio y moviendo sus aletas se eleva a capas superiores. Su cuerpo se libera de una parte de la presión exterior, pero su vejiga, que sigue estando a la misma presión que cuando estaba en equilibrio con la del agua circundante más profunda, hace que se
hinche, es decir, que aumente de volumen y, por consiguiente, se eleva. Cuanto más sube el pez, más se hincha su cuerpo y más rápida se hace la ascensión. El pez no puede oponerse a esto "comprimiendo su vejiga natatoria" por la sencilla razón de que las paredes de ésta carecen de fibras musculares que permitan variar su volumen activamente. Lo único que se puede considerar completamente esclarecido sobre el
funcionamiento de la vejiga natatoria es su papel hidrostático.

foto.monografias
fuente.feriadelasciencias

Abrazo

Muy bueno Diego, Muchas Gracias por compartirlo

Excelente trabajo, gracias