Como os peixes sobem e afundam na água?

Os peixes são um pouco como os pássaros ou insetos voadores: possuem mecanismos embutidos que permitem que eles se movam para cima e para baixo e de um lado para outro em seu ambiente. Mas os métodos que permitem ao peixe fazer isso estão mais próximos dos princípios por trás das máquinas voadoras feitas pelo homem, do que os métodos de vôo naturais. A maioria dos peixes sobe e afunda na água do mesmo modo que um balão cheio de hélio ou um balão de ar quente sobe e desce no ar.

Para ver como isso funciona, você precisa compreender as diversas forças que atuam no ar e debaixo da água. Apesar de esses ambientes parecerem muito diferentes para nós, a água e o ar são na verdade muito similares. Ambos são fluidos, substâncias com massa, mas sem forma. Na Terra, um objeto imerso em um fluido (como um peixe ou uma pessoa) experimenta duas forças principais:

• a força para baixo da gravidade
• a força para cima do empuxo ou flutuabilidade

A flutuabilidade é causada por uma diferença na pressão do fluido em diferentes níveis. As partículas nos níveis inferiores são empurradas para baixo pelo peso de todas as partículas acima delas. As partículas nos níveis superiores possuem menos peso acima delas. Em conseqüência, há sempre uma pressão maior abaixo de um objeto que acima dele, de modo que o fluido constantemente empurra o objeto para cima (para aprender mais sobre a força de empuxo, leia Como funcionam os balões de ar quente).

A força de empuxo de um objeto é igual ao peso do fluido deslocado por esse objeto. Por exemplo, se você submergir uma garrafa de água mineral vazia de 5 litros em uma banheira, ela desloca 5 litros de água. A água na banheira então empurra a garrafa para cima com uma força de 5 kg, o peso de uma garrafa de 5 litros de água. Um objeto com maior volume é empurrado para cima com uma força ainda maior porque ele desloca mais fluido. É claro, se o objeto for mais denso (portanto mais pesado) do que a água, não importa quanta água ele desloque, ainda vai afundar.

Para subir, um peixe deve reduzir sua densidade total aumentando seu volume sem aumentar significativamente sua massa. A maioria dos peixes faz isso com algo chamado de bexiga natatória. Uma bexiga natatória é apenas um saco expansível, como o pulmão humano. Para reduzir sua densidade total, um peixe enche sua bexiga com o oxigênio coletado da água circundante através das guelras. Quando a bexiga é preenchida com esse gás oxigênio, o peixe apresenta um volume maior, mas seu peso não aumenta quase nada. Quando a bexiga se expande, ela desloca mais água e assim o peixe experimenta uma maior força empuxo. Quando a bexiga é completamente inflada, o peixe apresenta o máximo volume e é empurrado para a superfície. Quando a bexiga é completamente esvaziada, o peixe apresenta o mínimo volume e afunda em direção ao fundo do oceano. Para permanecer em um nível em particular, o peixe enche sua bexiga a um ponto em que ele desloca um volume de água correspondente ao seu próprio peso. Nesse caso, as forças de empuxo e da gravidade cancelam uma à outra e o peixe permanece naquele nível.

A maioria dos peixes sobe e afunda usando este método, mas não todos. Algumas espécies não precisam de uma bexiga natatória porque passam suas vidas no fundo do mar. Outros peixes, como as arraias e tubarões, sobem e afundam propelindo a si próprios para a frente. Como em um avião, o movimento do fluido sob as nadadeiras cria sustentação, que empurra o peixe para cima. Para aprender mais sobre este processo, veja Como funcionam os aviões e Como funcionam os tubarões.

fonte: http://ciencia.hsw.uol.com.br/questao629.htm