Várias espécies fascinaram os observadores com suas habilidades de pular de um lado para o outro e saltar da superfície de um lago no ar, como se a água fosse terra. Uma dessas raças nativas da Virgínia e da Carolina do Norte é o sapo-grilo. A maneira como esses sapos se movem na água pode trazer insights sobre ferramentas para o futuro da robótica, das embarcações e muito mais.
Jake Socha, professor Samuel Herrick em Engenharia Mecânica, lidera uma equipe de pesquisa que estuda a habilidade única do sapo-grilo de “deslizar”, outro nome para pular várias vezes consecutivas. As descobertas da equipe foram publicadas no Jornal de Biologia Experimental, com a pesquisadora graduada Talia Weiss atuando como primeira autora.
“Skittering não é na verdade uma palavra bem definida para este comportamento – um naturalista usou-a para descrever um comportamento de ‘pular na água’ em sapos em 1949, e desde então, tem sido usada para este tipo de locomoção em toda a literatura seguinte. “, disse Weiss. “Parte desta pesquisa não consiste apenas em estudar esse comportamento em sapos-grilos, mas também em tentar dar ao ‘deslizamento’ uma definição científica mais precisa.”
Como eles fazem isso? Nos seus estudos, os membros da equipa de Socha descobriram que as opiniões populares geralmente afirmam que o sapo atravessa a água sem afundar, mas isso ainda pode exigir uma anatomia altamente especializada. O que esse sapo tem que os outros sapos não têm?
“Nosso laboratório estudou uma variedade de animais, e muitos exibem comportamentos fascinantes ao navegar em seu ambiente”, disse Socha. “O humilde sapo grilo mora perto, mas mesmo assim nos surpreendeu com suas habilidades, motivando ainda mais nossa curiosidade em compreender o mundo vivo.
Vídeo de alta velocidade para sapos de alta velocidade
Os sapos-grilo são um dos menores sapos da América do Norte, acomodando-se facilmente no polegar da mão de um adulto médio. Para observar o sapo-grilo em movimento, os membros da equipe usaram videografia de alta velocidade. Eles registraram como o sapo salta tanto na terra quanto na água, observando o movimento de suas pernas enquanto navegavam em ambas.
A equipe descobriu que os sapos afundam a cada salto. Embora “deslizar” dê uma imagem dos sapos saltando livremente enquanto apenas seus pés penetram na superfície da água, as gravações mostraram uma imagem diferente. Socha, Weiss e seus companheiros perceberam que cada vez que um sapo descia de um salto, todo o seu corpo submergia. O movimento era menos como um sapo pulando e dançando livremente na água, e mais como um baque e um salto. Seus movimentos poderiam ser mais apropriadamente chamados de “boto”, em homenagem ao movimento que um boto ou golfinho usa: saltar no ar abaixo da superfície da água.
Lançamento debaixo d’água
A razão pela qual os sapos-grilos pareciam dançar através da água quando vistos a olho nu é em grande parte devido ao seu movimento rápido.
Para registrar esse movimento ultrarrápido, a equipe usou um tanque de vidro de 20 galões e soltou os sapos nele. Câmeras de alta velocidade filmando até 500 quadros por segundo foram apontadas na lateral do tanque de vidro para capturar a ação acima e abaixo da superfície da água. Enquanto os sapos saltavam, a equipe capturou a fuga.
A filmagem foi então desacelerada para uma pequena fração da velocidade original. Quando assistiram à filmagem, os membros da equipe fizeram uma observação surpreendente: os sapos realmente afundaram.
“É fascinante a facilidade com que podemos ser enganados pelos movimentos rápidos dos animais”, disse Socha. “Aqui, somos enganados por um sapo que parece uma pedra saltitante, mas na verdade está pulando e mergulhando várias vezes seguidas. Os sapos são ótimos saltadores, mas a maioria deles não exibe esse comportamento de boto, e nós ainda não não sei por quê. Há algo especial no salto do sapo ou é simplesmente uma questão de tamanho pequeno do corpo?
Ao observá-los em câmera lenta, os membros da equipe puderam observar o movimento do sapo enquanto ele retraía e estendia seus membros. Eles também notaram que o ângulo de seu corpo em relação à linha d’água desempenhava um papel importante, dando-lhe a capacidade de se equilibrar na água. Eles dividiram cada ciclo de salto em:
- Decolagem, de uma posição submersa
- Aérea, ou tempo no ar após um salto
- Reentrada, de volta à água
- Recuperação, redefinição para o próximo salto
Em pouco mais de um segundo, o sapo decolaria completamente submerso, estendendo os pés em um impulso subaquático para impulsionar seu corpo acima da superfície. Suas patas traseiras permaneceram estendidas enquanto se moviam no ar, e suas patas dianteiras passaram de pressionar seu corpo para alcançar a frente. As patas dianteiras estendidas são as primeiras a atingir a água na reentrada, e as patas traseiras ainda estão estendidas enquanto ela afunda. À medida que afunda, as pernas traseiras retraem-se e dobram-se para trás, numa posição de salto. Outro salto é executado, repetindo o movimento.
É basicamente uma queda de barriga.
A equipe observou sapos fazendo até oito saltos seguidos, cada um deles sendo totalmente executado em menos de um segundo.
Compreender o deslizamento é uma descoberta importante para o domínio da biologia, mas também contém outras chaves. Esta descoberta fornece uma nova base física para o futuro da robótica de inspiração biológica. Ele poderia ser aplicado a um sistema de teste de água que precisa ser implantado rapidamente ou a um drone anfíbio que realiza medições de profundidade da água. Esses dispositivos futuristas podem seguir dicas da natureza para usar métodos bem testados que as rãs vêm usando há séculos.
Seja o primeiro a comentar