As cobras podem não ter membros, mas não as impedem de se locomover. Ao mexer seus corpos para frente e para trás, essas criaturas astutas podem facilmente atravessar a terra ou a água sem a necessidade de pés ou barbatanas. Alguns podem até voar.
Jake Socha é um especialista na serpente das árvores do paraíso (Chrysopelea paradisi), que vive no sudeste da Ásia e é conhecida por se jogar de um lado para o outro a partir do topo dos galhos das árvores até o chão abaixo.
Socha estuda essas criaturas há mais de 20 anos e, embora admita que as cobras não voam exatamente no sentido típico da palavra, seus deslizes estratégicos ainda são um feito impressionante para um animal totalmente sem membros.
Quando a cobra-árvore do paraíso solta um poleiro alto, seu corpo ondula no ar em uma série de contorções curiosas que às vezes a veem aterrissando em pé a vários metros de distância.
“Sabemos que as serpentes ondulam por todos os tipos de razões e em todos os tipos de contextos locomotores”, diz Socha, que trabalha em engenharia biomédica na Virginia Tech.
“Esse é o programa básico deles … É bem possível que uma cobra entre no ar e diga: ‘O que eu faço? Eu sou uma cobra. Eu ondulo.'”
Mas Socha suspeita que há mais do que isso. Criando um modelo 3D das ondulações no ar desta cobra, ele e seus colegas mostraram que esses movimentos são cruciais para a estabilidade dinâmica em voo, mantendo as cobras deslizando na vertical por mais tempo.
Sem essas acrobacias aéreas, os resultados da equipe sugerem que a cobra-árvore do paraíso não chegaria longe. De fato, provavelmente cairia de cabeça no chão ou pousaria em alguma outra orientação estranha e potencialmente perigosa.
“O que realmente torna este estudo poderoso é que fomos capazes de avançar dramaticamente tanto em nossa compreensão da cinemática de deslizamento quanto em nossa capacidade de modelar o sistema”, diz o engenheiro mecânico e principal autor do estudo, Isaac Yeaton, da Virgina Tech.
“O vôo da serpente é complicado, e muitas vezes é complicado conseguir que as cobras cooperem. E há muitos meandros para tornar o modelo computacional preciso. Mas é gratificante reunir todas as peças”.
O estudo começou em 2015, quando os pesquisadores transformaram o The Cube, um teatro de caixa preta de quatro andares com 23 câmeras de alta velocidade usadas para capturar movimentos de drama e dança, em uma arena de deslize interna.
As estrelas do show, neste caso, eram as cobras. Colocando fita refletora infravermelha em seus corpos em vários locais, os pesquisadores foram capazes de usar o sistema de captura de movimento para registrar seus movimentos de todos os ângulos.
Usando entre 11 e 17 pontos de referência, da cabeça à cauda, a equipe observou sete cobras de árvores paradisíacas saltando de um galho de carvalho de 8,3 metros de altura (27 pés) para uma árvore artificial abaixo.
“Com este número [de pontos de referência], poderíamos obter uma representação suave da cobra e precisa”, explica Socha.
Capturando dados de mais de 130 deslizamentos ao vivo, a equipe construiu uma representação contínua e tridimensional precisa da cobra e sua aerodinâmica.
Ao manipular esse modelo dinâmico, os pesquisadores testaram como certas ondulações de movimento, horizontal e verticalmente, afetam a luta da cobra.
Ao ondular, a equipe percebeu que a onda vertical menor de uma cobra planando era duas vezes maior que a sua onda horizontal maior – a mesma frequência que uma cobra lateral, que atravessa a terra de uma maneira estranhamente semelhante.
Essa ondulação, explicam os autores, é um pouco como o giro de um frisbee: mantém a cobra na vertical enquanto desliza pelo ar, em vez de ser rapidamente desequilibrada pelas forças de arrastar e levantar.
Para planadores curtos, onde cobras simuladas saltaram de alturas de 10 metros (32 pés), quase todos os planadores com ondulação eram estáveis. Enquanto apenas metade deles era estável sem ondulação.
Durante planas simuladas mais longas, a partir de 75 metros (quase 250 pés), a ondulação se tornou ainda mais importante para o modelo de cobra.
As manobras horizontais e verticais aumentaram a distância horizontal e vertical do voo da cobra; a distância horizontal média percorrida aumentou 6,9 metros ou quase 23 pés.
Esse conhecimento não nos diz apenas mais sobre cobras; poderia ser um benefício para o campo da robótica, uma vez que as cobras são excelentes para se mover em ambientes complexos – algo que queremos que os robôs também façam.
“A evolução é a última palavra em criatividade”, diz Shane Ross, engenheiro aeroespacial e oceânico da equipe. “Estamos empolgados por continuar descobrindo as soluções da natureza para problemas como esse, extraindo o vôo de um cilindro oscilante”.
Jim Usherwood, que estuda biomecânica locomotora e não esteve envolvido nesta pesquisa, acha que os novos dados são úteis, pois nos mostram como a ondulação pode alcançar a estabilidade. Ainda assim, ele acha que ainda há algumas perguntas.
“A ondulação durante deslizamentos é adotada para estabilização? Ou é apenas um remanescente comportamental da locomoção de cobras? Provavelmente essa é uma dicotomia falsa: ambas podem ser verdadeiras”, ele escreve em um artigo da Nature News & Views que acompanha o novo estudo.
“Como sempre, a interpretação de por que os animais evoluíram de certas formas e comportamentos, principalmente em relação à estabilidade, deve ser tratada com cautela”, continua Usherwood, que trabalha no The Royal Veterinary College, em Londres.
Publicado em 02/07/2020 20h14
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