Como as penas das aves ajudam a libertar calor para o espaço

A Terra liberta calor de forma contínua, atravessando a atmosfera e seguindo para o espaço. Todos os dias, uma parte dessa energia escapa em inúmeras “plumas” - e uma origem pouco estudada (e talvez inesperada) desse fenómeno são as aves.

Num momento em que as alterações climáticas provocadas pela actividade humana estão a desequilibrar estas trocas de calor e a aquecer cada vez mais o planeta, torna-se crucial perceber como as aves controlam a sua temperatura corporal. Esse conhecimento é determinante tanto para a conservação das espécies como, indirectamente, para a nossa.

Penas das aves, calor e radiação infravermelha

Num estudo recente sobre termodinâmica das aves, biólogos e engenheiros juntaram esforços para quantificar quanta energia - sob a forma de calor e de outros tipos de radiação electromagnética - as aves absorvem, emitem e reflectem para o ambiente.

"É entusiasmante aprender que as penas das aves estão a evoluir para libertar calor para o espaço exterior, acompanhando os desafios climáticos", explica Terry McGlynn, biólogo da Universidade do Estado da Califórnia, Dominguez Hills, e co-autor do trabalho.

A afirmação diz respeito ao calor em infravermelho que consegue atravessar determinadas “janelas” da atmosfera terrestre, e não a uma transferência directa e simples para o espaço.

Como foram medidas a luz UV-Vis e as respostas no infravermelho

Para começar, a equipa reuniu espécimes de museu de cinco espécies - coruja-orelhuda (Bubo virginianus), corvo-comum (Corvus corax), codorniz-da-Virgínia (Colinus virginianus), gaio-de-Steller (Cyanocitta stelleri) e pardal-cantor (Melospiza melodia) - a partir do Museu de História Natural do Condado de Los Angeles. De cada espécie, foram incluídas três a quatro subespécies provenientes de regiões climáticas variadas da América do Norte.

De seguida, os investigadores recorreram a um espectrofotómetro UV-Vis para determinar quanta luz as penas absorviam nos comprimentos de onda do ultravioleta ao visível - um aparelho que, curiosamente, também é usado por fabricantes de cerveja para verificar a cor e a qualidade das suas bebidas.

Em ornitologia, a cor no espectro visível ajuda as aves a alcançar os “três Cs”: camuflagem, comunicação e manter-se fresco.

Contudo, essa parte não explica toda a componente térmica, porque o calor - isto é, a radiação no infravermelho - é invisível, tanto para os seres humanos como para as próprias aves. Aliás, trata-se de comprimentos de onda semelhantes aos do infravermelho 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 amostras. Ainda assim, aplicou um tipo de análise semelhante para estudar como as penas respondiam a diferentes comprimentos de onda no infravermelho - o que explica a colaboração interdisciplinar, necessária para garantir acesso a espectrómetros.

"É difícil conseguir acesso e, além disso, muitos engenheiros não querem materiais biológicos sujos no seu equipamento muito sofisticado e caro", esclarece Allison Shultz, curadora de ornitologia no Museu de História Natural do Condado de Los Angeles e co-autora do estudo.

O que os padrões térmicos indicam sobre adaptação e sobrevivência

No conjunto, os espécimes provenientes de climas mais quentes - ou de latitudes mais baixas, mais próximas do equador - mostraram menor absorção ao longo do ultravioleta e do infravermelho próximo. Este padrão é compatível com uma adaptação térmica destinada a limitar o stress por calor.

Outra hipótese experimental previa que aves de habitats abertos, mais expostas ao céu e ao Sol, deveriam conseguir dissipar calor de forma mais eficaz do que aves de floresta. Em linha com isso, as codornizes-da-Virgínia, associadas a pastagens e pradarias, apresentaram a maior emissão no infravermelho médio. Assim, estas aves terrestres poderão libertar ligeiramente mais calor em infravermelho do que outras.

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

"Se vive em área aberta - se for, por exemplo, uma ave de pastagem - está exposta ao céu durante bastante tempo. Portanto, isso pode representar uma pressão selectiva maior para si."

Surgiram ainda vários outros resultados. Comparadas com aves diurnas, as corujas absorveram menos radiação ao longo de diferentes comprimentos de onda e exibiram também a maior variabilidade na reflectância, possivelmente porque, sendo nocturnas, enfrentam pressões selectivas mais relaxadas.

No entanto, de forma contrária ao que algumas hipóteses térmicas sugeririam, os corvos de regiões mais quentes apresentaram maior absorção de radiação, apesar de muitas vezes frequentarem espaços abertos tal como as codornizes. Embora a plumagem mais escura do corvo capte mais radiação solar, essa energia poderá ficar mais “presa” nas penas - onde pode escapar com mais facilidade - em vez de ser transferida para o corpo. Além disso, a plumagem escura poderá ser termodinamicamente vantajosa em aves que realizam voos mais rápidos e frequentes.

Por fim, certas espécies como a codorniz-da-Virgínia parecem apoiar a hipótese do “melhor de dois mundos”: conseguem manter uma boa camuflagem no espectro visível e, ao mesmo tempo, reduzir o stress térmico através de adaptações na forma como absorvem, emitem ou reflectem radiação infravermelha.

Talvez o ponto mais relevante seja que este trabalho reforça a ideia de que aprender com a natureza pode ser uma via para proteger a própria natureza.

"Um tema 'quente' na engenharia térmica é criar estruturas de arrefecimento passivo", diz Thomas Lee, engenheiro mecânico e aeroespacial na Universidade da Califórnia em Los Angeles e co-líder do estudo, "e não é segredo para os engenheiros que a natureza contém algumas das adaptações mais optimizadas e multifuncionais que gostaríamos de replicar."

A investigação foi publicada na revista Biologia Organismal Integrativa.