TIPO DE MOVIMIENTOS EN LOS PECES

EXISTEN NUMEROSAS ESPECIES QUE EMPLEAN PARA PROPULSARSE MOVIMIENTOS LATERALES DE SUS CUERPOS Y DE SU ALETA CAUDAL. SEGÚN LA PARTE DEL CUERPO QUE MÁS UTILIZAN PARA NADAR, PUEDEN ORGANIZARSE EN CUATRO GRUPOS DIFERENTES. EN LAS ANGUILAS ( ANGUILLA SP. ), QUE SON LAS MÁS TÍPICAS REPRESENTANTES DEL MOVIMIENTO ANGUILIFORME, LAS ONDAS DE FLEXIÓN GENERADAS SE INCREMENTAN MUY POCO EN AMPLITUD A MEDIDA QUE SE DESPLAZAN HACIA LA PARTE POSTERIOR DEL PEZ. EN CAMBIO, EN EL CONJUNTO DE LOS SUBCARANGIFORMES LA MAYOR PARTE DEL TRABAJO PARA LA LOCOMOCIÓN ES REALIZADA POR LA PARTE POSTERIOR DEL PEZ. SE TRATA DE ESPECIES QUE TIENEN UN CUERPO RÍGIDO QUE HAN EVOLUCIONADO PARA SER RÁPIDAS A EXPENSAS DE TENER ESCASA MANIOBRABILIDAD. LAS TRUCHAS ( SALMO SP. ) SON DIGNAS REPRESENTANTES DE ESTE GRUPO. PECES AÚN MÁS VELOCES Y “ DUROS “ QUE LOS ANTERIORES SON LOS REPRESENTANTES DEL MOVIMIENTO CARANGIFORME, EN DONDE CASI TODA LA PROPULSIÓN SE DESARROLLA A PARTIR DE LA PARTE POSTERIOR DEL CUERPO Y DE LA COLA. DENTRO DE ESTE CONJUNTO SE DESTACA UN GRUPO ESPECIAL, LOS ESCOMBRIFORMES, QUE ADOPTAN EL TIPO DE MOVIMIENTO ADAPTADO A UNA NATACIÓN CONTINUA. LO PRESENTAN, ENTRE OTROS, LA CABALLA ( SCOMBER SCOMBRUS ), QUE TIENE UN CUERPO MUY MUSCULOSO, CON BAJA RESISTENCIA AL AGUA. SU COLA ES DELGADA, SEMILUNAR Y RÍGIDA, Y TIENE PÍNNULAS QUE ACTÚAN COMO REDUCTORES DE LAS TURBULENCIAS. PARA SOSTENER UNA ELEVADA ACTIVIDAD MUSCULAR, MANTIENEN LA TEMPERATURA CORPORAL POR ENCIMA DE LA MEDIA, POR LO QUE SE DICE QUE SON PSEUDOHOMEOTERMOS. FINALMENTE, EN LOS TUNIFORMES, ENCONTRAMOS A LOS ATUNES ( THUNNUS SPP. ), PECES MUY FUERTES Y EXTREMADAMENTE RÁPIDOS, CAPACES DE SOSTENER ALTAS VELOCIDADES DURANTE LAPSOS PROLONGADOS. AQUÍ LA COLA Y EL PEDÚNCULO ( ÁREA DE INSERCIÓN DE LA COLA CON EL CUERPO ) REALIZAN TODO EL MOVIMIENTO LATERAL. ESTE TIPO DE MOVILIDAD EVOLUCIONÓ CONVERGENTEMENTE EN PREDADORES PELÁGICOS, COMO LOS TIBURONES MAKEREL ( ORDEN LAMNIFORMES ), EN LOS MENCIONADOS ATUNES Y EN LOS MARLINES ( FAMILIA ISTIOPHORIDAE ). EN UN GRUPO FORMADO, ENTRE OTROS, POR LOS PECES COFRE ( FAMILIA TORPEDINIFORMES ), SÓLO LA COLA SE MUEVE, MIENTRAS QUE EL CUERPO PERMANECE CASI RÍGIDO. EL MOVIMIENTO QUE ÉSTA REALIZA DE LADO A LADO ES MÁS BIEN UNA OSCILACIÓN QUE UNA ONDULACIÓN. ESTA LOCOMOCIÓN ES DENOMINADA OSTRACIFORME.

EXISTEN OTRAS CINCO FORMAS DE NADAR QUE USAN LAS ALETAS MEDIANAS Y PARES EN LUGAR DE LA DUPLA CUERPO – COLA.

1. Dasdas

A modo de glosario, la figura 1.1 muestra un esquema con las distintas denominaciones de aletas de un pez. Serán de utilidad para más adelante, explicar grosso modo los tipos de locomoción en peces.

Figura 1.1: Clasificacion aletas de un pez.

Se pueden entonces, diferenciar dos tipos de conjuntos de aletas.

Aletas Pareadas:

• Aletas pectorales

• Aletas pélvicas

Aletas Medias:

• Aleta dorsal

• Aleta anal

• Aleta caudal

2. Modos de locomoción

A continuación se dará una pequeña reseña acerca de los tipos de movimiento de los peces. No se profundizara en la anatomía de los mismos, o en las componentes especializadas involucradas, dando sólo, en caso de ser necesario, referencias a estructuras de manera sucinta.

1. Locomoción BCF

La mayoría de los peces se impulsan arqueando sus cuerpos, imitando una forma de onda que se desplaza en dirección opuesta a la de avance del pez hasta extenderse hacia su aleta caudal. Este tipo de forma de desplazamiento es el conocido como Body and/or Caudal Fin (BCF) Locomotion.

El tipo de locomoción BCF es a su vez clasificado en otras cinco subcategorías: cuatro de las cuales emplean una forma de propulsión ondulatoria mientras que la última emplea un tipo de propulsión oscilatoria. La figura 1.2, esquematiza estas cinco subcategorias, explicitando las diferencias entre cada una.

Figura 1.2: Tipos de propulsión BCF.

En las formas de propulsión BCF tipo ondulatorias la onda propulsiva recorre el pez en dirección opuesta a la de su avance y a una velocidad mayor que la de desplazamiento del pez, siendo la diferencia principal entre cada subcategoria, la amplitud de la onda generada, y la fuente o el lugar de generación y participación de la misma.

a. Tipo anguiliforme: encontrada en la anguila, congrio, etc. es un sistema de locomoción ondulatorio puro en el cual participa la mayor parte o incluso todo el cuerpo del pez. La amplitud de la onda se incrementa en dirección a la cola.

b. Tipo subcarangiforme: similar al modo de locomoción de la de la trucha. Se caracteriza porque la amplitud de la onda se incrementa sensiblemente en la mitad posterior del pez, conformando este sector la fuente del movimiento.

c. Tipo carangiforme: empleado por el salmón. Las ondulaciones del cuerpo se restringen a su último tercio y el empuje es aportado mayormente por una endurecida aleta caudal. Puesto que se pierde menos energía en la impulsión lateral de agua y en la formación de vórtices, la eficiencia propulsiva se mejora y eso permite a estas formas de propulsión ser más rápidas que las de tipo subcarangiforme o que las de tipo anguiliforme, pero mucho más ineficaces al acelerar o para producir giros.

d. Tipo tuniforme: el empleado por el atún. En este caso, el empuje es generado mediante un mecanismo de control de la vorticidad, producido por la combinación entre movimientos laterales significativos en la aleta caudal y movimientos pendulares en la zona de unión de ésta aleta con el tronco del pez. El cuerpo de las especies que lo emplean tiene un perfil muy hidrodinámico.

e. Tipo ostraciforme: el empleado por el pez cofre, es el único tipo de locomoción BCF puramente oscilatorio. Se caracteriza por una oscilación (similar a un péndulo) de la aleta caudal mientras que el cuerpo permanece rígido.

2. Locomoción MPF

En contrapartida, ciertas otras especies han desarrollado formas de nado empleando sus aletas medias y pectorales, lo que se conoce como Median and/or Paired Fin (MPF) Locomotion. La figura 1.3 muestra las subcategorias para esta locomoción. Dado lo complejo y lo variado de este tipo de impulsión, y considerando que el proyecto no utilizará este tipo de movimiento, solo se le menciona y no se singulariza.

Figura 1.3: Tipos de propulsión MPF.

Diseño Biomimetico

El objetivo, como ya se mencionó, consiste en construir un robot biomimetico de un pez. Se debe, una vez recopilados los antecedentes acerca de los sistemas de impulsión de los peces bajo el agua, realizar un análisis teórico de este movimiento, en orden de obtener un modelo lo más cercano posible a la realidad, que permita realizar un diseño acorde a los objetivos del proyecto, con propiedades geométricas similares a un pez vivo. Se decidió para este proyecto, diseñar un pez cuyo movimiento sea subcarangiforme, por lo que el análisis que a continuación se presenta, considera solo el movimiento ondulatorio de la mitad posterior del pez (ver sección 1.2.1 Locomoción BCF).

La expresión para la deflexión lateral de un pez nadando en modo subcarangiforme puede describirse mediante la ecuación siguiente¹:

EC. 1

Donde:

• 
• 

1 P. Valdivia y Alvarado, K. Youcef-Toumi, Design of Machines with Compliant Bodies for Biomimetic Locomotion in Liquid Environments. ASME Journal of Dynamic Systems,Measurement and Control , 128,P 3-13, 2006.

RÉCORDS ACUÁTICOS

EL TIBURÓN MAKO ( ISURUS OXYRINCHUS ), CONSIDERADO EL ANIMAL MÁS VELOZ DE LOS OCÉANOS, ALCANZA LOS 124 KILÓMETROS POR HORA Y ES UNO DE LOS PRINCIPALES PREDADORES DEL PEZ VELA ( ISTIOPHORUS SPP. ) QUE LLEGA A NADAR A 110 KM/H. LO LOGRA GRACIAS A UNA PERFECTA HIDRODINÁMICA, SU POTENTE MASA MUSCULAR, SU ALETA CAUDAL EN FORMA DE MEDIA LUNA Y EL HECHO DE SER HOMEOTERMO, ES DECIR, MANTENER ESTABLE SU TEMPERATURA CORPORAL INCLUSO POR ENCIMA DE LA DEL AMBIENTE. CON ELLO TRIPLICA SU POTENCIA MUSCULAR PERMITIÉNDOLE ADEMÁS REALIZAR ARRANQUES BRUSCOS. LA NATACIÓN NO ES, SIN EMBARGO, LA ÚNICA MANERA DE DESPLAZARSE. ALGUNAS ESPECIES SON CAPACES, POR EJEMPLO, DE CAMINAR SOBRE EL LECHO MARINO, COMO LO HACEN LOS MIEMBROS DE LA FAMILIA SYNODONTIDAE. OTRAS INCLUSO PUEDEN TREPAR, CAVAR Y ALGUNAS LLEGAN A PLANEAR.