Engenheiros explicam que penas de aves podem libertar calor para o espaço.

A Terra perde calor de forma contínua através da atmosfera e em direcção ao espaço, num processo que inclui inúmeros “jactos” de energia que se libertam todos os dias a partir de uma origem ainda pouco estudada e, para muitos, inesperada: as aves.

À medida que as alterações climáticas impulsionadas pela actividade humana desequilibram esta troca de calor e aquecem cada vez mais o planeta, torna-se fundamental perceber de que modo as aves regulam a temperatura corporal - para a sua conservação e, em última análise, também para a nossa.

Termodinâmica das aves: calor, radiação e o papel das penas

Num novo estudo sobre termodinâmica das aves, biólogos e engenheiros juntaram-se para quantificar quanta energia térmica e outros tipos de radiação electromagnética as aves absorvem, emitem e reflectem para o ambiente.

"É entusiasmante descobrir que as penas das aves estão a evoluir para libertar calor para o espaço exterior, acompanhando os desafios climáticos", explica Terry McGlynn, biólogo na Universidade Estatal da Califórnia, Dominguez Hills, e coautor do estudo.

Esta ideia diz respeito ao calor no infravermelho que consegue atravessar determinadas “janelas” da atmosfera terrestre, e não a uma transferência directa e simples para o espaço.

Amostras de museu e medições no ultravioleta e no visível

Para começar, a equipa recolheu espécimes de museu de cinco espécies de aves (coruja-orelhuda, corvo-comum, codorniz-do-norte, gaio-de-Steller e pardal-cantor) no Museu de História Natural do Condado de Los Angeles. Foram incluídas três a quatro subespécies de cada, provenientes de regiões climáticas distintas por toda a América do Norte.

Em seguida, os investigadores recorreram a um espectrofotómetro UV-Vis para medir quanta luz as aves absorviam em comprimentos de onda do ultravioleta ao visível - um equipamento que os cervejeiros também utilizam para verificar a cor e a qualidade das suas cervejas.

No campo da ornitologia, a coloração na luz visível ajuda as aves a cumprir os três grandes “Cs”: camuflagem, comunicação e manter-se frescas.

O que não se vê: infravermelho, calor e comparação com o James Webb

No entanto, isto não explica toda a componente térmica, porque o calor - ou seja, a radiação em comprimentos de onda do infravermelho - é invisível, tanto para humanos como para as próprias aves. A propósito, estes comprimentos de onda são semelhantes aos observados pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST) para revelar o Universo.

E não, a equipa não apontou o telescópio espacial mais poderoso do mundo às suas aves. Ainda assim, recorreu a uma técnica semelhante para analisar como as penas reagiam a diferentes comprimentos de onda de luz infravermelha - daí a colaboração interdisciplinar, necessária para garantir o acesso a espectrómetros.

"É difícil conseguir acesso e, além disso, muitos engenheiros não querem materiais biológicos sujos nos seus equipamentos muito sofisticados e caros", esclarece Allison Shultz, curadora de ornitologia do Museu de História Natural do Condado de Los Angeles e coautora do estudo.

Padrões térmicos por clima e por habitat

No conjunto, os espécimes provenientes de climas mais quentes - ou de latitudes mais baixas, mais próximas do equador - mostraram absorptância reduzida ao longo do ultravioleta e do infravermelho próximo, o que é consistente com uma adaptação térmica destinada a diminuir o stress por calor.

De acordo com outra hipótese experimental, as aves que vivem em zonas abertas, expostas ao céu e ao Sol, deveriam dissipar calor de forma mais eficiente do que as aves de floresta. Em linha com esta previsão, as codornizes-do-norte, que preferem pastagens e pradarias, apresentaram a maior emitância na radiação do infravermelho médio. Assim, estas aves que vivem junto ao solo poderão emitir ligeiramente mais calor no infravermelho do que outras aves.

"Sempre que vai para o exterior e não tem um tecto, um telhado ou uma árvore por cima da cabeça, como o espaço é tão frio comparado com a Terra, o calor está a ser emitido para o espaço", diz Shultz.

"Se vive em áreas abertas, se for uma ave de pradaria, por exemplo, fica exposta ao céu durante bastante tempo. Portanto, isso pode representar uma pressão selectiva maior para si."

Diferenças entre corujas, corvos e a hipótese do “melhor de dois mundos”

Surgiram ainda muitos outros resultados. As corujas absorvem menos radiação ao longo dos vários comprimentos de onda e, além disso, exibem a maior variabilidade na reflectância quando comparadas com aves diurnas - possivelmente devido a pressões selectivas mais fracas, dado que as corujas são nocturnas.

No entanto, de forma contra-intuitiva face às hipóteses térmicas, os corvos de climas mais quentes apresentaram maior absorptância de radiação, apesar de muitas vezes ocuparem áreas abertas semelhantes às das codornizes. Embora a plumagem mais escura do corvo absorva mais radiação solar, essa energia poderá ficar mais próxima das penas, onde consegue escapar com maior facilidade, em vez de ser absorvida pelo corpo. A plumagem mais escura também poderá ser termodinamicamente vantajosa para aves que realizam voos mais rápidos e frequentes.

Por fim, algumas aves, como as codornizes-do-norte, sustentam uma hipótese de “melhor de dois mundos”: conseguem manter uma camuflagem eficaz na luz visível e, ao mesmo tempo, reduzir o stress térmico através de adaptações na forma como absorvem, emitem ou reflectem radiação no infravermelho.

Talvez o mais importante seja que este estudo reforça as evidências de como podemos aprender com a natureza para salvar a natureza.

"Um tema 'quente' na engenharia térmica é criar estruturas que arrefeçam de forma passiva", afirma Thomas Lee, engenheiro mecânico e aeroespacial na Universidade da Califórnia, Los Angeles (UCLA), e coautor principal do estudo, "e não é segredo para os engenheiros que a natureza contém algumas das adaptações mais optimizadas e multifuncionais que gostaríamos de replicar."

Esta investigação foi publicada na revista Biologia Organismal Integrativa.