ÓRGÃOS ELÉTRICOSÓRGÃOS ELÉTRICOS

Allan R.L. GalloAllan R.L. Gallo

Ana Carolina Cola SantosAna Carolina Cola Santos

Fábio TakaguiFábio Takagui

Mariana CampanerMariana Campaner

Natália B. VenturelliNatália B. Venturelli

ELETRICIDADE ANIMALELETRICIDADE ANIMAL Animais que possuem órgãos elétricos

www.flickr.comphotosmikefishing5018298477 http://bocaberta.org/2009/02/peixes-eletricos.html

http://bocaberta.org/2009/02/peixes-eletricos.html

ELETRICIDADE ANIMALELETRICIDADE ANIMAL Animais eletrorreceptivos

www.melhorpeixe.comcoridora-leopardo-corydoras-julii-trilineatus.html

httpdiscoverybrasil.uol.com.brimagensgalleriesos-10-tubaroes-mais-perigosos

http://www.acl.ch/bourse/photos_poissons.htm

ELETRICIDADE ANIMALELETRICIDADE ANIMAL

Funções

• Ofensiva /Defensiva

• Navegação em águas escuras

• Distinção entre objetos

• Comunicação entre indivíduos

• Comportamento sexual.

PRODUÇÃO DE DESCARGAS PRODUÇÃO DE DESCARGAS ELÉTRICASELÉTRICAS

• Órgãos elétricos – tecido muscular modificado

• Eletroplacas ou eletrolaminas

• Empilhadas em colunas de 5.000 a 10.000 placas de cada lado do corpo.

PRODUÇÃO DE DESCARGAS PRODUÇÃO DE DESCARGAS ELÉTRICASELÉTRICAS

Os órgãos elétricos dos peixes consistem de células finas, como hóstias (eletroplacas), empilhadas em colunas em número de vários milhares. Quando uma placa está inativa e em repouso (acima) ambas as faces estão carregadas positivamente, o lado externo com +84 mV. Portanto, não há diferença de potencial entre as duas faces externas. Durante a descarga (abaixo), o potencial da face posterior da placa é invertido e atinge -67 mV do lado externo. A diferença de potencial entre as duas faces externas é, portanto, de 84+67=151 mV (Keynes e Martins Ferreira 1953).

ELETRORRECEPTORESELETRORRECEPTORES

• Água turva;• Visibilidade precária;• Olhos pouco desenvolvidos;

VANTAGENS:•Explorar o meio quando a visão é inadequada•Independe do ciclo diurno-noturno

DESVANTAGENS•Alcance limitado (poucos metros)

Gymnarchus niloticus (Machin e Lissman, 1960)

• Dispara um fluxo continuo de pulsos, a uma frequência de 300 a 400 pulsos por segundo;

• Durante cada descarga, a extremidade da cauda fica momentaneamente negativa em relação à cabeça

• Uma corrente elétrica flui em direção à água circundante

• Configuração de um campo elétrico depende da condutividade dos arredores e é distorcida se um objeto com condutividade superior ou inferior à água for introduzido no campo

Objeto Linha de fluxo de corrente

Condutividade mais alta convergem

Condutividade mais baixa divergem

Quais são os órgãos eletrorreceptores Quais são os órgãos eletrorreceptores responsáveis por esse fenômeno?responsáveis por esse fenômeno?

• Localizados na pele:– Tuberosos– Ampulares

Receptores tuberosos:– Apenas em peixes elétricos;– respondem às taxas de descarga de alta

frequência.

Receptores ampulares– Peixes elétricos e não elétricos– respondem a frequências menores e

alterações nos campos de correntes elétrica– se abrem para o exterior por meio de poros

na pele que, através de canais preenchidos com material gelatinoso, levam às ampolas que contém as células sensoriais

Tuberosas•Gymnotiformes e Mormyriformes

Ampulares•Ampola de Lorenzini (arraias e tubarões)

Água salgadaÁgua salgada

Carcharodon carcharias (Tubarão branco)

Manta birostris (Raia jamanta)

Água doce

Electrophorus electricus (poraquê)

• Em peixes eletrossensíveis de água doce os canais são muito mais curtos e os órgãos menos proeminentes - microampolas

Qual a diferença na estrutura dos eletrorreceptores de peixes marinho e de água doce?• Água do mar:

– peixes possuem menor condutividade que a água circundante - linhas de corrente divergem ao redor do peixe e um canal longo ajuda a maximizar a queda de voltagem por meio da unidade sensorial

• Água doce:– linhas de corrente convergem para o peixe devido à

sua maior condutividade. Um canal longo poderia funcionar se houvesse uma alta resistência da pele e uma baixa resistência do canal - difícil de ser obtido. Para manter a resistência baixa seria necessário um gel com elevada concentração salina ou um alto isolamento da parede

E a interferência causada por sinais elétricos provenientes de outros peixes?

E como não confundir seus próprios sinais com os dos outros?

• Morcego - utiliza impulsos sonoros para explorar o meio

• Peixe elétrico - utiliza impulsos elétricos para explorar o meio

• Salamandras - Há atualmente fortes evidências de que o sistema da linha lateral da salamandras também seja sensível à eletrorrecepção

Ambyostoma

Ambyostoma

• A linha lateral da Ambyostoma exibe dois tipos de unidades sensoriais:– eletrossensíveis– Mecanossensíveis

• A função das unidades eletrossensíveis nas salamandras é parecida com a dos peixes, em relação ao intervalo de frequência e à sensibilidade.

• A alimentação de salamandras consiste em pequenos invertebrados, girinos e peixes - a corrente gerada por esses animais é da mesma ordem de magnitude que a sensibilidade do sistema eletrorreceptor das salamandras

• Ornitorrinco - Vertebrado que se alimenta de organismos aquáticos vivos, buscando seu alimento em correntes lamacentas. Mergulha de olhos, orelhas e nariz fechados.

Ornithorhynchus anatinus

Ornitorrinco:

• Experiência recentes comprovaram a existência de eletrossensibilidade do ornitorrinco, o qual localiza campos elétricos pouco potentes emitidos por suas presas ou por fontes artificiais.

• A eletrorrecepção no ornitorrinco aparentemente evoluiu independentemente da dos peixes, quando compara-se a inervação das unidades eletrossensíveis, em ornitorrincos realizada pelo trigêmeo (o quinto nervo craniano) e em peixes pelo nervo auditivo (oitava nervo craniano)

Peixes elétricos de ecossistemas dulcícolasPeixes elétricos de ecossistemas dulcícolas

- Siluriformes (Malapteruridae); - Gymnotiformes;

MALAPTERURIDAE SILURIFORMES “CATFISHES”

60 espécies;

Carnívoros;

Hábito noturno;

Família de peixes muito antiga.

Malapterus electricus

M. microstoma

Tamanho: até 122 cm;Peso: 25 kg;Orgão elétrico: descargas de até 350 V.

M. beninensis

GYMNOTIFORMES “TUVIRAS, SARAPÓS, ITUÍ, PORAQUE”.

100 espécies; ( 43 na Amazônia).

Endêmicas da região Neotropical;

Hábito noturno;Todos possuem órgãos de produção e

recepção de eletricidade.

5 famílias

GYMNOTIDAE

Gymnotus

• Euritópicos;

• Morfologicamente muito semelhantes;

• atingem mais de 45 cm;

• produzem pulsos elétricos fracos;

• freqüência média ( 50 pulsos por segundo);

G. maculosus

G. carapo

GYMNOTIDAE

Electrophorus

• “ enguia-elétrica” ou “poraquê” ;

• maior gimnotóide;

• único capaz de produzir descargas elétricas de alta voltagem;

• possui também órgãos elétricos de baixa voltagem;

• freqüência baixa ( 20 pulsos por segundo);

E. electricus

• descargas elétrica baixa voltagem;• freqüência média ( 50 a 70 pulsos por segundo);• hábito noturno;

RHAMPHICHTHYDAE

G. rostratus

HYPOPOMIDAE

• grupo mais diversificado em relação a freqüência de pulsos;

• Facilita a comunicação intra-específica e inter-específica;

• vivem em assembléias;

Porothergus. sp

B. pinnicaudatus

STERNOPYGIDAE

• Peixes gregários; “Assembléias”

• produzem ondas ao invés de pulsos;

• Existem variações nas freqüências de cada gênero: Sternopygus: 70-140 por segundo (baixa freqüência); Eigenmannia; 200- 500 (freqüência média);

• vivem em Simpatria e em alguns casos em Sintopia.

E. trilineataS. macrurus

APTERONOTIDAE

• produtores de ondas;

•Peixes de alta freqüência (700-2100 ondas por segundo) ;

• Facilita a comunicação intra-específica e inter-específica;

A. albifrons

Análise da ocorrência de lesões corporais em espécies de peixes elétricos (Gymnotiformes).

Que relação teria lesões corporais com a eletrorecepção?

Lesões na cauda acabam desorientando o indivíduo, pois altera o equilíbrio da freqüência de pulso ou de ondas que garantem a eletrolocação.

Regeneram-se rapidamente! Alvo de estudos histológicos e Fisiológicos.

Peixes elétricos de ecossistemas MarinhosPeixes elétricos de ecossistemas Marinhos

RAIAS ELÉTRICASTorpedinidae;

Narcinidae;MIRA-CÉUS

• Habitam águas rasas;

• Voltagem produzida varia de acordo com a espécie: 8 a 220 Volts;

• Gregos (terapia de choque com raias);

• Maior espécie do litoral brasileiro: Torpedo nobiliana;

• espécie mais abundante: Narcine brasiliensis (treme-treme);

• DOE, localizados ventralmente em pares que servem para atordoar a presa;

RAIAS ELÉTRICAS

N. brasiliensisT. nobiliana

URANOSCOPIDAE “Mira-céus”

Kathetostoma sp.

• espécies costeiras de águas rasas;

• peixes carnívoros que atingem no máximo 40 cm;

•DOE, localizados em ambos os lados da cabeça atrás dos olhos;

•Capazes de gerar descargas de até 50 Volts;

O sentido elétrico dos O sentido elétrico dos TubarõesTubarões

Um detector surpreendentemente sensível Um detector surpreendentemente sensível de campos elétricos ajuda o tubarão a mirar de campos elétricos ajuda o tubarão a mirar

a presaa presa

Fonte: Scientific American Brasil

Edição 64 - Setembro 2007

• Casal que viaja pelos oceanos;

• Investigação sobre a base molecular da habilidade de eletrorrecepção nos tubarrões;

• Reportagem sobre a descoberta da eletrorrecepção nos tubarões e sua importância para caça bem sucedida.

• Até anos 70, cientistas não sabiam que tubarões percebiam campos elétricos;

• Hoje sabe-se que eles percebem campos elétricos extremamente fracos;

• Muito usado para encontrar alimento. Funciona em água turva, escuridão total, presa escondida sob areia...

• 1968 – Stefano Lorenzini – poros na parte dianteira da cabeça de tubarões e arraias.

Fonte: http://curlygirl.no.sapo.pt/imagens/lorenzini.jpg

• Poros ao redor da boca;

• Cada poro leva a um tubo transparente, na região mais profunda da cabeça, com gel cristalino;

• Rejeitou que era a fonte da substância

viscosa do peixe.

http://fisicaebiologia.blogspot.com/2010/05/ampolas-de-lorenzini.html

• Século XIX – descoberta da linha lateral dos peixes – deslocamento de água;

http://pt.haiwelt.de/haie/sinne/seitenl/seitenl.php

• Fileira de escamas perfuradas, cada uma com abertura para um tubo longitudinal logo abaixo da pele.

• No tubo: células sensoriais especializadas – células ciliares.

http://tudoquevocefazconta.wordpress.com/2010/09/19/os-peixes/

http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/peixes/anatomia-externa-dos-peixes-osseos.php

• Movimentos na água – movimentos nas células ciliadas – estimulação de nervos – impulsos nervosos – informação: força e direção do deslocamento de água.

http://www.poderdasmaos.com/site/ANATOMIA/e_fisiologia_sentidos.html

• Final do século XIX – poros do focinho e estruturas = órgãos sensoriais.

* Fibras nervosas entram no cérebro pela superfície dorsal da medula – informação sensorial;

* Cada ampola tem uma célula ciliar minúscula: estímulo era desconhecido.

http://fisicaebiologia.blogspot.com/2010/05/ampolas-de-lorenzini.html

Eletrorrecepção confirmadaEletrorrecepção confirmada

1909 – Biólogo G. H. Parker

• Retirou a pele ao lado das aberturas ampolares. Peixe ainda reagia;

• Órgão poderia responder ao movimento da água e talvez a pressão.

1938 – Alexander Sand:

• Registrou pulsos nervosos que iam das Ampolas de Lorenzini até o cérebro;

• Nervo disparava impulsos em corrente constante;

• Órgãos respondiam ao toque ou pressão;

• Ampolas era sensíveis à temperatura.

Anos 60 – Biólogo R. W. Murray

• Respostas a mudanças de temperatura;

• Diferença de pressão e toque;

• Variação de salinidade;

• Responde a campos de até 1 milionésimo de volt à 1 cm de distância.

Campo elétricoCampo elétrico

• Emissões de baixa frequência formam um campo elétrico ao redor do animal.

• As variações que ocorrem nesse campo são utilizadas para localização no espaço.

• Qual a importância desse sistema de localização?

- Eletrolocalização

Semelhante aos morcegos (ecolocalização)

ELETROLOCALIZAÇÃOELETROLOCALIZAÇÃO

PASSIVAPASSIVA ATIVAATIVA

PERCEPÇÃO DO PERCEPÇÃO DO CAMPO DE OUTRO CAMPO DE OUTRO

PEIXEPEIXE

DISTORÇÃO DISTORÇÃO DO CAMPO DO CAMPO ELÉTRICO ELÉTRICO

Peixes com “sexto sentido”Peixes com “sexto sentido”

• Raias: deslizam sobre o substrato com receptores em suas barbatanas, identificando animais enterrados.

• Peixes Serra: focinho alongado repleto de eletrorreceptores.

• Esturjão: Barbilhão com eletrorreceptores.

http://static.infoescola.com/wp-content/uploads/2010/11/peixe-serra.jpg

http://mariliaescobar.files.wordpress.com/2009/12/raia-380.jpg

http://www.achetudoeregiao.com.br/animais/gif_animal/esturjao.jpg

http://a7.sphotos.ak.fbcdn.net/hphotos-ak-ash4/291851_256005994417155_120113164673106_989684_7315886_n.jpg

Repelentes MagnéticosRepelentes Magnéticos

• Dispositivo em estudo com a finalidade de atrapalhar o sistema de localização dos tubarões, evitando sua pesca acidental.

• “O foco é salvar os tubarões, não os seres humanos”, explica Gruber, biólogo marinho da University of Miami.

Atenção!Atenção!

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