Cinemática de la locomoción de la aleta pectoral en el pez sol azul Lepomis macrochirus

Las aletas pectorales de los peces de aletas radiadas son flexibles y capaces de movimientos complejos, y sin embargo, se conoce poco sobre el patrón de deformación de la aleta durante la locomoción. En su mayor parte, las aletas pectorales se han modelado como placas rígidas. Para examinar los movimientos de diferentes porciones de las aletas pectorales, cuantificamos la cinemática de la locomoción de la aleta pectoral en el pez sol azul Lepomis macrochirus utilizando varios puntos en el borde distal de la aleta y examinamos los efectos de la velocidad de nado en los movimientos de la aleta. Grabamos simultáneamente en vídeo las vistas ventral y lateral de las aletas pectorales de cuatro peces nadando en un tanque de flujo a cinco velocidades que variaban desde 0.3 a 1.1 longitudes totales s-1. Cuatro marcadores, colocados en el borde distal de la aleta, facilitaron el análisis cuadro por cuadro de la cinemática. Utilizamos análisis de varianza para probar la variación significativa con respecto a la velocidad y entre las diferentes posiciones de los marcadores. La frecuencia de batido de la aleta aumentó significativamente de 1.2 a 2.1 Hz a medida que la velocidad de nado aumentó de 0.3 a 1.0 longitudes totales s-1. Las velocidades máximas de movimiento para la punta de la aleta durante la abducción y aducción generalmente aumentaron significativamente con el incremento de la velocidad de nado. La relación de la velocidad máxima de retracción de la aleta a la velocidad de nado disminuyó constantemente de 2.75 a 1.00 a medida que aumentó la velocidad de nado. En lugar de que todo el borde distal de la aleta se moviera siempre de manera sincrónica, los marcadores mostraron desfases de hasta 32 con respecto al borde dorsal de la aleta. Las partes más ventrales y proximales del borde de la aleta generalmente tenían amplitudes de movimiento más pequeñas que las ubicaciones más dorsales y distales. Con el aumento de la velocidad de nado, las amplitudes de los movimientos laterales y longitudinales de la aleta generalmente disminuyeron. Utilizamos dos marcadores distales y un punto de referencia basal para determinar la orientación de varios elementos planos de la aleta. Durante la aducción temprana y la mayor parte de la abducción, estos elementos planos de la aleta generalmente tenían ángulos de ataque positivos. Debido a la rotación de la aleta, los ángulos de ataque calculados a partir de datos tridimensionales diferían considerablemente de los estimados a partir de una proyección lateral simple. A medida que aumentó la velocidad de nado, los ángulos de ataque de los elementos planos de la aleta con respecto a la dirección general de nado se acercaron a cero. Los movimientos oscilatorios de las aletas pectorales del pez sol azul sugieren que se utilizan tanto mecanismos propulsivos basados en sustentación como en resistencia para generar empuje hacia adelante. Además, el parámetro de frecuencia reducida calculado para la aleta pectoral de Lepomis (sigma=0.85) y el número de Reynolds de 5x10(3) indican que las fuerzas de reacción por aceleración pueden contribuir significativamente a la producción de empuje y al balance total de fuerzas en la aleta.