Os pinguins constituem uma família fascinante de pássaros que não voam e que, embora um tanto desajeitados em terra, são nadadores extremamente talentosos. Sua incrível manobrabilidade na água cativou os biólogos por décadas, com os primeiros estudos hidrodinâmicos sobre sua natação datando da década de 1970.
Embora alguns poucos estudos tenham esclarecido parte da física por trás da destreza dos pinguins, a maioria deles se concentrou em nadar para a frente em vez de virar. Embora se possa argumentar que os estudos existentes sobre os mecanismos de giro dos pássaros voadores poderiam lançar alguma luz sobre esse tópico, a água é 800 vezes mais densa que o ar e, portanto, os mecanismos de giro empregados são presumivelmente muito diferentes entre esses meios.
Em um esforço para preencher essa lacuna de conhecimento, um par de cientistas japoneses do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech), incluindo o professor associado Hiroto Tanaka, conduziu recentemente um estudo. O objetivo principal deste trabalho, publicado na Jornal de Biologia Experimentalfoi obter uma melhor compreensão da cinemática tridimensional (3D) e das forças hidrodinâmicas que permitem aos pinguins girar debaixo d’água.
Os pesquisadores gravaram duas sessões de pinguins gentoo (Pygoscelis papua) nadando livremente em um grande tanque de água no Nagasaki Penguin Aquarium, no Japão, usando uma dúzia ou mais de câmeras subaquáticas. Então, graças a uma técnica chamada transformação linear direta 3D, eles foram capazes de integrar dados de todas as filmagens e conduzir análises detalhadas de movimento 3D rastreando vários pontos nos corpos e asas dos pinguins.
Armados com esses dados, os pesquisadores estabeleceram um modelo matemático 3D do corpo dos pinguins. Este modelo cobria a orientação e os ângulos do corpo, as diferentes posições e movimentos das asas durante cada braçada, os parâmetros cinemáticos associados e as forças hidrodinâmicas e várias métricas de giro. Por meio de análises estatísticas e comparações com os dados experimentais, os pesquisadores validaram o modelo e obtiveram informações sobre o papel das asas e outros movimentos do corpo durante o giro.
As principais descobertas do estudo foram relacionadas a como os pinguins geram força centrípeta para auxiliar suas curvas. Eles conseguem isso, em parte, mantendo a inclinação para fora, o que significa que eles inclinam seus corpos de forma que sua barriga fique voltada para dentro. Nas curvas motorizadas – aquelas em que o pinguim bate as asas – a maioria das mudanças de direção ocorre durante o movimento ascendente, enquanto o impulso para frente ocorre durante o movimento descendente. Ademais, verifica-se que os pinguins batem as asas com certa assimetria durante as curvas motorizadas. “Encontramos diferenças contralaterais no movimento da asa; a asa do lado interno da curva torna-se mais elevada durante o movimento ascendente do que a outra”, explica Assoc. Prof. Tanaka, “Cálculos quase estacionários de forças de asa confirmaram que essa assimetria no movimento da asa com a inclinação externa contribui para a geração de força centrípeta durante o movimento ascendente. No movimento descendente seguinte, a asa interna gera impulso e torque de contragiro para frear a virada.”
No geral, essas descobertas contribuem para uma maior compreensão de como os pinguins se viram ao nadar, o que é relevante tanto do ponto de vista biológico quanto da engenharia. No entanto, a Assoc. O Prof. Tanaka observa que essas descobertas trazem apenas uma peça para o quebra-cabeça: “Os mecanismos de várias outras manobras em pinguins, como aceleração rápida, inclinação para cima e para baixo e salto para fora da água, ainda são desconhecidos. Nosso estudo serve como a base para uma maior compreensão de manobras mais complexas.”
Esperamos que pesquisas futuras ajudem a esclarecer completamente como os pinguins alcançam suas fascinantes proezas aquáticas!
Com informações de Science Daily.