O que têm em comum o bater de asas de um morcego e o nado de uma baleia? Aparentemente, nada. No entanto, cientistas mostraram que um mesmo número adimensional é capaz de descrever um padrão do movimento de animais que nadam e voam. Já se sabia que esse parâmetro, conhecido como número de Strouhal, aplicava-se ao nado de peixes e mamíferos aquáticos. Os pesquisadores mostraram que ele é válido também para o vôo de morcegos, pássaros e insetos.
Fotos: Leonardo S. Avilla (esq.) e NOAA (dir.)
Em artigo publicado na revista Nature de 16 de outubro, os zoólogos Graham Taylor e Adrian Thomas, da Universidade de Oxford, e Robert Nudds, da Universidade de Leeds, mostraram que existe uma relação constante, baseada no número de Strouhal, entre a freqüência do batimento das asas e barbatanas e a velocidade dos animais.
Além da biomecânica, o número de Strouhal já era adotado em cálculos de engenharia. No estudo da locomoção, ele equivale ao resultado da freqüência de batimento da asa ou barbatana multiplicada por sua amplitude e dividida pela velocidade do animal.
Para calculá-lo, os pesquisadores colheram dados de 16 estudos anteriores que mediram a velocidade de vôo de 42 espécies de animais: 22 de pássaros, 18 de morcegos e duas de insetos. Na maior parte das pesquisas, foram registrados vôos ocorridos no próprio hábitat do animal. Porém, em algumas delas, os animais foram testados em um túnel fechado onde uma corrente de ar os forçava a voar na sua velocidade de cruzeiro previamente medida enquanto eles ainda estavam soltos na natureza.
A maior eficiência do movimento foi atingida com o número de Strouhal situado entre 0,2 e 0,4. Ela foi observada tanto em pássaros quanto em insetos e morcegos, mas somente quando o animal voava na sua velocidade de cruzeiro, definida por Graham Taylor como a velocidade preferida por cada um durante o vôo. “Ela não é a maior velocidade que o animal pode atingir, mas está bem próxima disso”, disse o zoólogo.
A regra aplica-se a qualquer animal que voe ou nade, seja qual for seu tamanho ou morfologia. Por isso, os cientistas acreditam que a mesma relação descreva também o movimento de animais extintos, como o pterossauro, e até de possíveis seres extraterrestres alados ou aquáticos.
A seleção natural tende a adaptar o animal a nadar ou voar na velocidade que permite o menor dispêndio de energia possível. “A evolução levou animais que voam ou nadam a se movimentar de maneira similar”, disse Graham à CH On-line. “É um bom exemplo de evolução convergente.”
A equação de eficiência de propulsão baseada no número de Strouhal será útil na construção de minirrobôs que voam ou nadam. Autômatos voadores poderiam ser usados no resgate de vítimas de desmoronamentos e na inspeção de ambientes perigosos, como o interior de reatores nucleares. “Porém, as pesquisas estão mais direcionadas por ora para aplicações militares”, disse Graham. “O exército quer construir miniveículos aéreos para o reconhecimento de locais fechados e a sondagem de ambientes urbanos.”
Liza Albuquerque
Ciência Hoje On-line
11/11/03
