Como a águia-de-cauda-vermelha Jack compensa a muda das penas na UC Davis

As aves dependem das penas para praticamente tudo o que fazem no ar. Mas o que acontece quando, de repente, algumas dessas penas desaparecem?

Todos os anos, as aves largam penas gastas e fazem nascer novas num processo conhecido como muda. O problema é que, durante essa fase, ficam aberturas nas asas e na cauda, precisamente quando continuam a precisar de caçar, deslocar-se e aterrar.

Uma equipa da Universidade da Califórnia, Davis quis perceber como é que uma ave lida com essas falhas. Para isso, recorreu a um dos voadores mais competentes da natureza: a águia-de-cauda-vermelha.

Porque é que a muda dificulta o voo

À primeira vista, a muda pode parecer um detalhe, mas altera a geometria da asa. Um espaço onde deveria existir uma pena muda a forma como o ar escoa sobre a superfície, o que pode reduzir a sustentação e comprometer o controlo.

Num predador como a águia-de-cauda-vermelha, isto tem um impacto significativo.

Estas aves costumam pousar em pontos altos, vigiar o solo e lançar-se sobre a presa, pelo que descolar e aterrar com fiabilidade faz parte do essencial para continuarem a alimentar-se.

Conheça Jack, a águia

A ave no centro deste trabalho chama-se Jack: uma águia-de-cauda-vermelha de 14 anos que vive no California Raptor Center, na UC Davis.

Devido a lesões anteriores, Jack não pode voltar à vida selvagem, o que o tornou num participante estável e cooperante.

Os investigadores treinaram-no para, a um sinal, voar do braço de um tratador até um poleiro, recebendo comida como recompensa no final.

Para captar todos os pormenores, montaram quatro câmaras de alta velocidade sincronizadas, a gravar a 600 fotogramas por segundo.

A equipa filmou Jack em duas ocasiões: uma durante a muda, quando lhe faltavam várias penas, e outra depois de a plumagem ter voltado a crescer por completo.

Pousar num poleiro exige ajustes contínuos

Aterrar num poleiro pode parecer simples, mas leva uma ave ao limite. Às baixas velocidades envolvidas, as regras habituais do voo começam a falhar.

“Exige que a ave voe a baixa velocidade, com as asas a operar com ângulos de ataque elevados, um regime em que as forças aerodinâmicas se tornam não lineares e difíceis de prever”, afirmou Alfonso Martínez-Carmena, autor principal do estudo.

“Isso obriga a ajustes contínuos do corpo, da asa e da cinemática da cauda para equilibrar as forças até ao contacto.”

Para tornar a tarefa um pouco mais exigente, o tratador foi mudando a altura do braço de lançamento entre voos, desde cerca de 0,9 m até quase 2,1 m do chão.

Cada pequeno salto durava aproximadamente um segundo, e as câmaras acompanharam as asas e a cauda durante todo o trajecto.

Inclinar a cauda para ganhar impulso

A diferença mais evidente surgiu na cauda. Enquanto Jack estava em muda, faltavam-lhe quatro das 12 penas da cauda, o que reduziu a área da cauda em cerca de um quarto.

Seria de esperar que uma cauda mais pequena o deixasse em dificuldade. No entanto, logo após a descolagem, Jack inclinava a cauda para um ângulo mais acentuado - muito mais do que fazia quando tinha a plumagem completa.

Esse maior ângulo vinha acompanhado por um aumento inicial do impulso para a frente, ou seja, mais propulsão nos primeiros instantes depois de sair do braço. A cauda mais pequena estava a trabalhar mais para compensar o que tinha perdido.

Asas recolhem para fechar as falhas

As asas de Jack mostraram um padrão semelhante. Em parte de cada batimento de asa, ele aproximava os “pulsos” do corpo mais do que o habitual.

Esse pequeno gesto terá ajudado as penas vizinhas a deslizarem umas sobre as outras e a taparem os espaços deixados pela muda.

Ao recolher as asas no momento certo, reduzia a fuga de ar através das aberturas na asa.

A sustentação compensa a perda de peso

As aves em muda também tendem a ficar mais leves, e Jack não foi excepção. Durante a muda, perdeu perto de 10% do peso corporal, em grande parte devido às penas que faltavam e ao custo de produzir penas novas.

Esse peso mais baixo acabou por jogar a seu favor.

Embora as asas em muda produzissem menos sustentação no total, o corpo mais leve fez com que o equilíbrio entre sustentação e peso se mantivesse estável ao longo dos voos.

Jack apresentava valores globais semelhantes de força em relação ao peso, quer tivesse todas as penas quer não.

As diferenças verdadeiramente relevantes estavam no momento em que as forças surgiam, não nas médias ao longo do movimento.

Lições para reabilitação e drones

As conclusões apontam para algo útil para lá da observação de aves. Centros de reabilitação poderão criar exercícios que ajudem aves lesionadas a reforçar os músculos por detrás destes movimentos compensatórios.

Também há um paralelo claro para a engenharia. Uma águia que se adapta em pleno voo é um modelo para veículos aéreos não tripulados, ou drones, que precisam de continuar a operar depois de sofrerem danos.

“Vemos que, durante a muda, a ave sofre uma redução temporária da capacidade aerodinâmica devido às penas em falta, mas ainda assim mantém o desempenho ajustando a cinemática”, disse Martínez-Carmena.

“Para o desenho de UAV, isto pode traduzir-se em estruturas com capacidade de alteração de forma ou em controladores de voo adaptativos que compensam mudanças na configuração aerodinâmica, como danos ou degradação de componentes, em vez de dependerem de um desenho óptimo fixo.”

O que vem a seguir

Este trabalho acompanhou apenas uma ave ao longo de uma única muda, pelo que a equipa evita tirar conclusões excessivas.

As estratégias de Jack são específicas dele, e outras aves - ou outras espécies - poderão resolver o mesmo problema de formas diferentes.

O passo seguinte é filmar mais aves ao longo de uma época completa de muda.

O objectivo é perceber como a localização de cada pena em falta, seja na asa ou na cauda, influencia as manobras que a ave escolhe.

Por agora, uma única águia paciente mostrou que um conjunto de ajustes bem cronometrados pode manter uma ave estável no ar, mesmo com aberturas nas asas.