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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.41.2023.tde-09022024-132312
Documento
Autor
Nome completo
Mayara de Almeida Jordano
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2023
Orientador
Banca examinadora
Morandini, André Carrara (Presidente)
Lindner, Alberto
Migotto, Alvaro Esteves
Stampar, Sergio Nascimento
Título em português
Ciliação epidérmica em medusas Scyphozoa: coleta de partículas alimentares e interações animal-fluido
Palavras-chave em português
Águas-vivas
Biomecânica
Epiderme ciliar
Microscopia eletrônica
Resumo em português
A alimentação por suspensão é amplamente difundida entre os organismos marinhos. Muitos mecanismos da alimentação por suspensão envolvem cílios que criam correntes de alimentação e propiciam a coleta de partículas. A morfologia da estrutura coletora, o efeito da camada limite (região de desaceleração da velocidade de fluxo próxima às superfícies) e o número de Reynolds (Re, razão entre as forças inerciais e viscosas) determinam a performance dos mecanismos alimentares envolvidos. Os mecanismos alimentares de captura reconhecidos em Cnidaria não envolvem os cílios. Mesmo que a presença de epiderme ciliada seja amplamente difundida nos cnidários, aspectos específicos de sua função são pouco conhecidos e frequentemente ignorados. Em estudos de biomecânica da alimentação de medusas, maior ênfase é dada à formação de correntes alimentares pela pulsação umbrelar e é amplamente aceito que a captura de alimento é realizada somente pelos nematocistos. No entanto, epiderme ciliar com função alimentar foi observada em medusas de Scyphozoa. Neste contexto, os objetivos deste trabalho foram: i. revisar os mecanismos alimentares em cifomedusas; ii. caracterizar a morfologia da epiderme ciliar nestas medusas (por meio de técnicas de microscopia); iii. acompanhar o caminho das partículas capturadas pela ação ciliar; iv. descrever características do fluxo ciliar (por meio de filmagens em alta velocidade de aquisição de imagens); v. descrever a interação entre os fluxos produzidos e a epiderme ciliada (cálculo de velocidade). Foram encontrados 6 tipos de cílios em éfiras e medusas, dentre eles, os cílios móveis. Os cílios móveis criaram fluxos que capturam partículas, diferentemente do afirmado pela literatura. Portanto, propomos uma reinterpretação do nicho trófico de medusas, incluindo, juntamente com os nematocistos, a captura de partículas menores por ação ciliar. Além disso, os fluxos ciliares teriam influência na troca de gases e na natação desses animais devido ao aumento de velocidade de fluxo, e, portanto, do Re e diminuição do efeito da camada limite próxima à epiderme. Ressalta-se a importância de trabalhos futuros que elaborem modelos sobre os processos eco e fisiológicos considerando o papel da ciliação e sua influência na biomecânica de fluidos em medusas Scyphozoa. A análise da biomecânica de fluidos de águas-vivas é importante para compreender como esses animais se adaptaram ao ambiente aquático e como podem ser utilizados como modelos para a elaboração de projetos de sistemas de propulsão subaquáticos e para a criação de tecnologias inspiradas na ação ciliar.
Título em inglês
The ciliated epidermis in Scyphomedusae: fluid interactions and collection of particles
Palavras-chave em inglês
1. biomechanics
2. electron microscopy
3. jellyfish
4. ciliary epidermis
Resumo em inglês
Suspension feeding is widespread among marine organisms. Many suspension feeding mechanisms involve cilia that create feeding currents and collect particles. The morphology of the collecting structure, the effect of the boundary layer (region of deceleration of flow velocity near surfaces) and the Reynolds number (Re, ratio between inertial and viscous forces) determine the performance of the feeding mechanisms involved. The food capture mechanisms recognized in Cnidaria do not involve cilia. Even though the presence of ciliated epidermis is widespread in cnidarians, specific aspects of its function are little known and often ignored. In studies of the biomechanics of jellyfish feeding, greater emphasis is placed on the formation of food chains by umbrella pulsation and it is widely accepted that food capture is carried out only by nematocysts. However, ciliary epidermis with a feeding function has been observed in Scyphozoa jellyfish. In this context, the objectives of this work were: i. to review the feeding mechanisms in scyphozoans; ii. to characterize the morphology of the ciliary epidermis in these jellyfish (using microscopy techniques); iii. to follow the path of the particles captured by the ciliary action; iv. to describe the characteristics of the ciliary flow (using high-speed image acquisition); v. describe the interaction between the flows produced and the ciliated epidermis (velocity calculation). Six types of cilia were found in ephyrae and jellyfish, including motile cilia. The motile cilia created flows that capture particles, contrary to what is stated in the literature. Therefore, we propose a reinterpretation of the trophic niche of jellyfish, including, along with nematocysts, the capture of smaller particles by ciliary action. In addition, ciliary flows would have an influence on gas exchange and the swimming of these animals due to the increase in flow velocity, and therefore the Re and decrease in the effect of the boundary layer close to the epidermis. It is important that future studies develop models of eco-physiological processes taking into account the role of ciliation and its influence on fluid biomechanics in Scyphozoa jellyfish. Analyzing the fluid biomechanics of jellyfish is important for understanding how these animals have adapted to the aquatic environment and how they can be used as models for designing underwater propulsion systems and for creating technologies inspired by ciliary action.
 
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Data de Liberação
2025-12-15
Data de Publicação
2024-02-15
 
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