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Durante o processo evolutivo, adaptações morfológicas e fisiológicas foram necessárias aos ancestrais das baleias e golfinhos para que eles se adaptassem ao ambiente aquático. Hoje os cetáceos representam o maior e mais adaptado grupo de mamíferos que retornou à vida aquática. Dentre as principais adaptações, temos: 


A) Transformação da forma externa do corpo em uma forma hidrodinâmica (número 1 na ilustração abaixo), como a dos primitivos vertebrados aquáticos. Houve o encurtamento das vértebras cervicais e, com isso, o desaparecimento do pescoço. A parte anterior do crânio alongou-se e a narina migrou para o topo da cabeça, formando os orifícios respiratórios (número 2 na ilustração abaixo). Os cetáceos podem respirar sem tirar os olhos do meio aquático, tomando cuidado com a aproximação de predadores ou outras ameaças, ou mesmo evitando perder uma presa ou seus congêneres de vista. Toda a caixa craniana se modificou.

Baleia-jubarte vindo superfície da água para respirar oxigênio do ar por meio de pulmões. Foto: Marcos Santos.


Os membros anteriores transformaram-se em nadadeiras (número 3 na ilustração abaixo). Os membros posteriores regrediram. Vestígios destes membros podem ser encontrados inseridos na musculatura de algumas espécies de baleias e de golfinhos.

Desenho esquemático de um cetáceo ilustrando o corpo fusiforme. Ilustração: Avelino Guedes em Santos (1996).


A cauda assumiu importante papel locomotor. Ela é horizontal e formada por dois lobos sem estrutura óssea, e constituídos por tecido conjuntivo denso. Chama-se de nadadeira caudal (número 4 na ilustração acima).

Nadadeira caudal de baleia-jubarte. Dois lobos deslocam uma grande quantidade de água no deslocamento. Um pedúnculo caudal formado for uma rede intrincada de fibras musculares completam o arsenal para a propulsão. Foto: Marcos Santos.

 

B) O pênis dos machos e as glândulas mamárias das fêmeas encontram-se alojados internamente, e não há pavilhão auditivo para captar sons. Assim não existem partes protuberantes do corpo que atrapalhem seu movimento causando atrito com a água.

Porção ventral de um macho de boto-cinza. Mais à esquerda nota-se a abertura do ânus e, mais à direita, a fenda da genitália de onde sairá o pênis no momento da cópula. Foto: Marcos Santos.

 

C) Ausência ou escassez de pelos, que em contato com a água os tornariam lentos. Algumas espécies (jubarte, franca e cinzenta) apresentam pelos na região da cabeça, muito provavelmente funcionando como estruturas sensoriais – são chamados de vibrissae.

Cada protuberância encontrada na cabeça da baleia-jubarte apresenta um pelo, chamado de vibrissae. Sua função possivelmente é mecanorreceptora. Foto: Marcos Santos.

D) Para resolver o problema do controle da temperatura corpórea, os cetáceos apresentam uma camada de gordura que reveste o corpo sob a pele, que é chamada de blubber. Ela é um isolante térmico que também funciona como estrutura de reserva e auxilia na flutuabilidade.

 

E) Sistema de eco-localização. Até então só descrito para os Odontocetos (cetáceos com dentes). Costuma-se dizer que os Odontocetos "enxergam com os ouvidos". O complexo auditivo desses cetáceos não é utilizado somente para que o animal ouça os sons provenientes do ambiente, mas também aqueles emitidos por eles mesmos no processo de operação de seu sonar ou eco-localização. Este sistema é o mesmo que o utilizado por morcegos e submarinos. A grande vantagem da utilização das ondas sonoras sob a água é que o som propaga-se quase cinco vezes mais rápido na água (1.500 m/seg) do que no ar (340m/seg), tornando o processo mais eficiente. Um fato bastante curioso está relacionado com a emissão dos sons pelos cetáceos. Apesar de não possuírem cordas vocais como nós, eles emitem sons de baixa e de alta frequência, dependendo das circunstâncias, captáveis ou não ao ouvido humano, dependendo da frequência de emissão. No complexo nasal e em outras passagens de ar originadas no orifício respiratório há uma vibração de ar responsável pela emissão de sons, provocada por ação muscular das paredes. É o mesmo processo realizado pelas crianças nas festas de aniversário quando obstruem a saída do ar das bexigas para produzir som.

O processo: Os Odontocetos possuem elaboradas modificações na cabeça e no sistema respiratório que os permite enviar e receber ondas sonoras que variam dentro de um grande intervalo de frequências. Eles apresentam uma saliência peculiar na cabeça denominada de melão (número 1 na ilustração acima) , ao qual associa-se um orifício respiratório e uma série complexa de sacos aéreos associados às passagens nasais (número 2 na ilustração acima). O melão, constituído principalmente por gordura, é um excelente condutor de ondas sonoras. As ondas sonoras produzidas passam sem interrupção através da água até chocarem-se com um objeto sólido (número 3 na ilustração acima). Quando isto ocorre, elas refletem e retornam à fonte de produção. O intervalo de tempo entre a produção inicial do som, seu movimento até o alvo e retorno subsequente depois da reflexão, é uma medida de distância entre a fonte e o objeto. A produção contínua de ondas sonoras e a avaliação das ondas refletidas durante a navegação dão ao cetáceo uma noção constante de todos os objetos existentes em seu caminho; desde as presas, passando pelos seus congêneres até os predadores. As ondas sonoras são captadas por um canal de gordura existente na mandíbula destes animais (número 4 na ilustração acima), e conduzidas pelo mesmo para os ouvidos internos. Estes são envoltos por uma rede complexa de sinusóides semelhando-se a uma espuma, que auxilia na proteção contra pressões altas e que isola o ouvido do resto da cabeça. Portanto os ouvidos são afetados apenas pelas ondas sonoras que viajam diretamente a eles através da água. Os ouvidos enviam as informações das ondas sonoras ao cérebro. A interpretação das ondas sonoras ainda é um mistério a ser desvendado. Alguns pesquisadores acreditam que as ondas sonoras são transformadas em imagens reais do anteparo que as refletiu. Outros acreditam que as ondas são decodificadas no cérebro, dando uma noção do que era o anteparo.


F) Comunicação: O som também pode ser utilizado com outra finalidade fundamental à vida subaquática – a comunicação social. Apesar dos Misticetos não serem reconhecidos como eco-localizadores, eles (e os golfinhos também) produzem ondas sonoras para localizarem-se no ambiente aquático em relação aos outros indivíduos do grupo, já que neste ambiente estes animais devem estar atentos às três dimensões em que se encontram. A comunicação social também pode estar relacionada com os diversos comportamentos apresentados por estes animais, tais como a côrte, as estratégias alimentares, a migração, dentre outros. Por exemplo, as emissões sonoras são importantes nas áreas de reprodução e cria de baleias-jubarte para que indivíduos se encontrem mais facilmente. Portanto, é importante discernir que o som pode ser utilizado de duas formas diferentes pelos cetáceos: para localização e para comunicação. Os sons utilizados para a comunicação são geralmente chamados de assobios, enquanto que os utilizados para a eco-localização são geralmente chamados de estalidos.
G) Adaptações ao mergulho: Muitas pessoas acreditam que o segredo da capacidade de mergulho dos cetáceos reside no grande tamanho de seus pulmões. Realmente estes são muito grandes, porém nem tanto assim quando comparados com o tamanho e peso corpóreo destes mamíferos. Sob este aspecto, podemos dizer que seus pulmões são relativamente pequenos em relação ao seu tamanho e peso, como nota-se a seguir:

  • Maioria dos cetáceos: menos de 1% do peso corpóreo.
  • Homem: 1,76% do peso corpóreo.
  • Elefante: 2,55% do peso corpóreo.

Por outro lado, os cetáceos utilizam seu sistema respiratório de uma maneira mais eficiente do que os mamíferos terrestres. Eles apresentam muito mais alvéolos por volume de pulmões (pequenos sacos revestidos por células capazes de realizar trocas gasosas) do que nós. Estes são envoltos por duas camadas de capilares, aumentando a eficiência da troca gasosa. A pleura (tecido de revestimento dos pulmões) é muito mais resistente e espessa do que a nossa. O tecido pulmonar propriamente dito contém uma grande quantidade de fibras mioelásticas, fornecendo maior elasticidade aos pulmões. Os brônquios estão associados com tecido muscular. Há tecido cartilaginoso na constituição dos pulmões. Até bronquíolos com pequeníssimo diâmetro de abertura estão equipados com esfíncteres que separam os alvéolos do resto do pulmão. A função destes esfíncteres é incerta. Eles provavelmente impedem a entrada de ar nos alvéolos durante certas fases do mergulho, como no caso em que os pulmões estão comprimidos. Portanto, em nível de ultra-estrutura, pode-se ter noção da eficiência do sistema respiratório dos cetáceos.

Cachalote: o melhor mergulhador entre os mamíferos. Ilustração: Avelino Guedes.


Em adição, nós só renovamos entre 10 e 20% (15% em média) do conteúdo de nossos pulmões em uma respiração normal. Nos cetáceos, a taxa de renovação é de 80 a 90% do ar viciado. A reposição e o gerenciamento do ar é a chave para a eficiência do mergulho destes animais. A quantidade de ar que os cetáceos levam em seus pulmões quando mergulham não é tão grande. Mesmo que seus pulmões estejam com toda a sua capacidade completa, este conteúdo não seria suficiente para sustentar mergulhos de meia hora ou mais. Os cetáceos se preparam para os mergulhos através da realização de algumas profundas respirações em rápida sucessão antes de descer, processo conhecido como hiperventilação. Assim, eles aumentam o conteúdo de oxigênio não apenas nos pulmões, mas no sangue e em tecidos que funcionam como reservatórios de oxigênio. Quando submersos, os cetáceos não armazenam oxigênio como fazemos, como nota-se a seguir:

 

TECIDOS e FLUIDOS

SERES HUMANOS

CETÁCEOS

Pulmões

34%

09%

Sangue

41%

41%

Músculos

13%

41%

Outros Tecidos

12%

09%


Os cetáceos apresentam um número muito maior de células sanguíneas vermelhas (hemácias) por unidade de volume de sangue do que os humanos e, consequentemente, o sangue dos cetáceos é mais rico em hemoglobina (proteína que transporta oxigênio) do que o nosso (1,3 a 1,4 vezes). O músculo dos cetáceos é estruturado para a máxima capacidade de estoque de oxigênio. Acredita-se que este atributo deve-se a alta quantidade de mioglobina deste tecido. A mioglobina, ou proteína muscular, armazena oxigênio e está presente em quase todos os vertebrados. Esta proteína dá à carne das baleias e golfinhos uma cor escura. Ela estoca o oxigênio, liberando-o às células no momento necessário. A retia mirabilia também é mais uma adaptação anatômica. São redes de vasos que formam um plexo que age como um reservatório de oxigênio. É localizada sob a pleura, entre as costelas, e em ambos os lados da coluna vertebral.


Durante o mergulho, uma série de processos fisiológicos ocorre no organismo destes animais e, dentre eles pode-se destacar como principais: oxigênio é desviado para suprir as regiões vitais: cérebro e coração. Bradicardia: redução na taxa de batimentos cardíacos: resposta reflexa da glândula pituitária e do hipotálamo à sensação de submersão.
A circulação não essencial é reduzida e, em última instância, travada. Neste caso é acionado o mecanismo anaeróbio; não tão eficiente quanto o aeróbio, porém que permite às células musculares suportarem um período maior de tempo sem o fornecimento de sangue oxigenado.


As diferenças com relação aos humanos são complexas. Com relação às dúvidas pertinentes às doenças e acidentes causados aos ser humanos em mergulhos com ar comprimido, os mesmos não afetam os cetáceos, pois estes não respiram ar comprimido e sob pressão embaixo da água. Todas as características mencionadas transformaram os cetáceos em excelentes mergulhadores. Os cachalotes podem suportar até uma hora e meia embaixo da água, e mergulhar até cerca de 1.500m de profundidade. As baleias-jubarte até cerca de 200m por 30 a 40 minutos e os golfinhos, em geral, podem mergulhar até 80-150m por 5 a 15 minutos.

Uma baleia-jubarte prestes a realizar um mergulho de longa duração. Geralmente cetáceos hiperventilam e mostram a nadadeira caudal antes de um mergulho prolongado. Foto: Marcos Santos.

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