Câmeras de alta velocidade revelam como os beija-flores podem girar em um centavo
Beija-flores são os pilotos de caça do mundo aviário, mergulhando e tecendo a velocidades de até 55 quilômetros por hora – depois virando a dez centavos de dólar para pairar no ar, as asas batendo freneticamente, enquanto se reabastecem de néctar. Agora, através de esforços hercúleos, os pesquisadores estão um passo mais perto de descobrir o que torna os animais tão ágeis. O novo trabalho não só ajuda a explicar sua coreografia complexa, mas também pode levar a mais robôs e zangões manobráveis.
Os biólogos têm observado a rapidez com que os beija-flores podem voar e quanto tempo podem pairar, mas a manobrabilidade – tudo isso com ziguezague para frente e para trás – é “notoriamente difícil de estudar”, diz Peter Wainwright, um biólogo evolucionista da Universidade da Califórnia (UC), Davis, que não fazia parte do novo trabalho. Isso porque “envolve um conjunto complicado de movimentos possíveis, e é muito espontâneo”
Isso não impediu Paolo Segre, então estudante de pós-graduação da Universidade de British Columbia em Vancouver, Canadá. Ele decidiu tentar filmar beija-flores na natureza, que são menos inibidos de voar do que os seus colegas de cativeiro. Para se preparar, ele passou a melhor parte de um ano aperfeiçoando e miniaturizando um sistema de quatro câmeras, coordenado por computador para filmagens em alta velocidade.
Dois meses depois, Segre estava no Peru. Ele e a sua equipa subiram montanhas e despenharam-se nas selvas para encontrar o local perfeito. Assim que montaram o acampamento, construíram uma grande gaiola equipada com o sistema de câmera movido a energia solar e começaram a testar seus beija-flores, um a um. Os pesquisadores filmaram cada ave durante cerca de 30 minutos enquanto ela fluía entre poleiros e visitava uma estação de alimentação de néctar no interior. Depois soltaram o pássaro e repetiram o processo. Segre e sua equipe montaram estações em três outros locais: os Andes equatorianos, e acampamentos de altitude alta e baixa na Costa Rica.
A obtenção dos dados não foi fácil. No Peru, o local de testes da equipe foi invadido por formigas do exército durante 2 dias seguidos. Na Costa Rica, Segre e seus colegas tiveram que atravessar a água infestada de crocodilos – à noite – no meio de uma tempestade relâmpago. “Ficamos aterrorizados com os relâmpagos”, recorda Segre, agora ecofisiologista da Universidade de Stanford em Palo Alto, Califórnia. Os cientistas eventualmente fizeram vídeos de 207 aves pertencentes a 25 espécies.
Após terem os dados, a colega de laboratório de Segre, pós-doutora Roslyn Dakin, agora no Smithsonian Migratory Bird Center em Washington, D.C., desenvolveu um software sofisticado com seus colegas para analisá-los. Como havia quatro câmeras, os pesquisadores puderam reconstruir o padrão de vôo de cada ave em três dimensões, medindo o número de vezes que ela acelerou, desacelerou, virou, rolou, subiu, ou mergulhou, entre outras manobras. Cada uma dessas simples manobras se repetia e se combinava em padrões previsíveis. “As manobras mais complexas eram compostas de sequências de manobras mais simples”, explica Segre.
Quando os pesquisadores compararam padrões de vôo entre espécies, eles descobriram que cada uma tendia a se ater às manobras em que era melhor (algo especialmente verdadeiro das curvas). Mas eles ficaram surpresos ao descobrir que as espécies mais pesadas de beija-flor eram geralmente melhores em acelerar e fazer curvas apertadas. Com base em estudos em aves e morcegos, a equipe esperava exatamente o oposto. “Mas espécies maiores de beija-flor eram na verdade mais manobráveis”, diz Dakin. A razão: Aqueles beija-flores mais altos tinham músculos e asas relativamente maiores que espécies menores, ela e seus colegas relatam hoje em Science.
Several outras tendências surgiram. Comportamentos de manobra que diferiam de espécie para espécie geralmente se resumiam a características estruturais e fisiológicas como tamanho da asa, área da superfície da asa, peso e massa muscular. Finalmente, quando a equipe agrupou as aves com base em seus padrões de vôo, eles encontraram os agrupamentos refletindo a árvore genealógica do beija-flor: Espécies mais relacionadas tinham padrões de vôo similares.
Dakin diz que esta nova “estrutura” de manobrabilidade poderia ajudar os robóticos a entender como ajustar seus panfletos para serem menos desajeitados e frágeis. Particularmente útil é a capacidade dos beija-flores de gerar movimentos rápidos das asas, o que ajuda na agilidade, diz Andrew Biewener, um biomecanista da Universidade de Harvard. Como resultado, acrescenta Robert Dudley, um biólogo de organismos da UC Berkeley, ainda mais engenheiros estão agora estudando vôo animal do que biólogos.