Onde está o ar respirado pelos peixes e outros organismos aquáticos?

Não é de hoje que sabemos da capacidade que os peixes têm de respirar debaixo d'água. Mas poucos de nós sabe da dificuldade que é respirar dessa maneira. Tudo isso vem da dificuldade de se obter oxigênio na água, pois só é possível captar o oxigênio que esteja dissolvido nela. E isso pode representar problemas para os animais que necessitam dele.

1. Bolhas de ar na água simbolizando os gases dissolvidos nela.

Para os organismos terrestres, o ar está repleto de oxigênio. A composição do ar atmosférico seco, sem umidade, é de 20,95% desse gás, disponível a uma pressão de 760 mmHg. A medida que subimos montanhas essa concentração de quase 21% permanece constante, mas a dificuldade de respirar em altitudes decorre da pressão parcial (pO2) que diminui, dificultando a troca gasosa nos pulmões, que ocorre de onde a pressão é maior para a menor, ou seja, do pulmão (pO2= 104 mmHg) para o sangue (pO2= 40 mmHg).

2. Esquema demonstrando as pressões parciais para ocorrência das trocas gasosas entre o pulmão e o vaso sanguíneo.

Na água, a solubilidade do oxigênio gasoso é de 34,1 ml /litro a 15°C. Isso quer dizer que em 1 litro de água a 15°C podem ser dissolvidos 34,1 ml de gás oxigênio. Isso parece razoável, mas esse valor pode variar conforme os fatores ambientais, entre eles a temperatura, a quantidade de sais e a pressão.

3. Solubilidade dos gases (O2, N2 e CO2) na água.

Quanto mais quente for um líquido que apresenta gás, menos esse gás fica retido, como facilmente podemos notar em um refrigerante quente, que as bolhas saem rapidamente, dando a ideia de que ele 'explodiu'. Quando está no copo, bolhas são vistas subindo nas paredes do copo, pois, a medida que o refrigerante esquenta, o gás perde solubilidade e vai saindo. A diferença é que no refrigerante o gás é o dióxido de carbono, o CO2.

4. Bolhas no refrigerante demosntrando a presença de gás (CO2) dissolvido, perdendo solubilidade a medida que esquenta.

Assim como a temperatura, o aumento da quantidade de sais na água diminui a solubilidade. Por isso na água salgada tem uma quantidade de gases dissolvidos menor que na água doce. Diferentemente da pressão que, quanto maior a pressão, maior a solubilidade do gás naquele meio. 

5. Esquema de experimento mostrando a interferência do aumento da pressão no aumento da solubilidade do gás na água.

Voltando ao refrigerante, quando ele ainda não foi aberto podemos notar que a garrafa PET está mais rígida que quando ele é aberto. Isso deve-se ao fato de, ao ser aberto, aquele 'tchisss' equilibra as pressões internas na garrafa com a do meio externo. Era essa pressão que mantinha parte do gás dissolvido. Tanto que depois de aberto, mesmo que refrigerado, ele fica 'sem gás'.

6. Garrafas PET fechadas mostrando-se mais rígidas devido a pressão interna ser alta. 

Ao nível do mar, a pressão é constante de 760 mmHg, o conhecido 1 ATM. A medida que mergulhamos essa pressão aumenta. Esse aumento ajuda na manutenção de uma quantidade de oxigênio nessas águas. Junto com a profundida, a temperatura normalmente cai, ajudando, também, na solubilidade do oxigênio nessas águas.

Nos corpos d'água a quantidade de gases dissolvido é equilibrada constantemente, pois há contato com o ar atmosférico e, até que a água esteja com quantidade máxima de gás dissolvido, chamada de saturada, ocorre intercâmbio entre os gases da água com os do ar. Mantendo esse equilíbrio.

O problema está quando há um aumento da temperatura da água. Comum em poças de água, piscinas na praia, pois a pequena quantidade de água exposta à luz do sol aquece, evapora uma parte e os sais ficam em uma quantidade menor de água. Ou seja, água quente e com mais sais. A solubilidade do oxigênio cai gradativamente. Além disso o consumo desse gás pelos organismos presentes ali ajuda na redução dele na água, podendo levar a morte daqueles organismos.

7. Bolhas de ar formadas na água pelo aumento da temperatura com consequente redução da solubilidade.

O mesmo ocorre em águas onde são descartados resíduos de refrigeração de motores, como em usinas nucleares. A água aquece, reduz a quantidade de oxigênio e alguns organismos sensíveis já morrem pela temperatura, outro morrem pela incapacidade de conseguir o oxigênio que necessita, pois seus órgão respiratórios só conseguem retirar o oxigênio da água.

Quando mergulhamos levamos em nossos cilindros uma reserva de ar para respirarmos durante o mergulho. Logo desenvolveremos tecnologia para retirar o oxigênio da água para usarmos em nossa respiração subaquática. Será? Bem, enquanto isso não ocorre, nos resolvemos com a carga dos cilindros, deixando essa capacidade para seus organismos capacitados naturalmente.


Referências:
Livro: Fisiologia Animal - Adaptação e Meio Ambiente. Knut Schmidt-Nielsen, 5 ed.;
            A Vida dos Vertebrados. F. Harvey Pough, 4 ed.
Imagens:
http://alunosonline.uol.com.br/upload/conteudo_legenda/d9bb470261b63b5bbfd93a57e4b3cf1e.jpg
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAYfAAA/cap-20-equilibrio-acido-basico-hidro-eletrolitico
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