De que forma as penas das aves libertam calor para o espaço

O que acontece quando o calor “sai” da Terra

A Terra está sempre a perder calor: ele atravessa a atmosfera e acaba por se dissipar no espaço. Nesse “escape” diário de energia há um contributo pouco óbvio e ainda pouco estudado - as aves, através das suas penas.

E, numa altura em que as alterações climáticas causadas pelo ser humano estão a mexer neste equilíbrio térmico e a aquecer o planeta, perceber como as aves controlam a própria temperatura torna-se crucial. Serve para as conservar - e, em última análise, também para compreendermos melhor o nosso próprio futuro.

Num novo estudo sobre termodinâmica aviária, biólogos e engenheiros juntaram-se para medir quanta energia (calor e outros tipos de radiação eletromagnética) as aves absorvem, emitem e refletem para o ambiente.

"É empolgante perceber que as penas das aves estão a evoluir para libertar calor para o espaço exterior, acompanhando os desafios climáticos", explica Terry McGlynn, biólogo na California State University, Dominguez Hills, e coautor do estudo.

Aqui, trata-se de calor no infravermelho que consegue atravessar partes da atmosfera terrestre - não de uma transferência direta para o espaço.

Primeiro, os investigadores recolheram espécimes de museu de cinco espécies de aves (coruja-real-americana, corvo, codorniz-norte-americana, gaio-de-Steller e tico-tico-cantor) do Natural History Museum of Los Angeles County, incluindo três a quatro subespécies de cada, vindas de regiões climáticas diversas da América do Norte.

Depois, usaram um espectrofotómetro UV-Vis para medir quanta luz as aves absorviam entre o ultravioleta e o visível - um aparelho que até cervejeiros usam para verificar a cor e a qualidade das cervejas.

Na ornitologia, a coloração na luz visível ajuda as aves a cumprir os três grandes “Cs”: camuflagem, comunicação e manter-se frescas.

Mas isso não conta a história térmica toda, porque o calor - ou a radiação em comprimentos de onda no infravermelho - é invisível, tanto para humanos como para aves. Aliás, são comprimentos de onda semelhantes aos que o JWST observa para revelar o Universo.

E não, os investigadores não puseram o telescópio espacial mais potente do mundo a “olhar” para as aves. Mas recorreram a uma técnica semelhante para analisar como as penas reagiam a diferentes comprimentos de onda de luz infravermelha - daí a colaboração entre áreas e a necessidade de garantir acesso a espectrómetros.

"É difícil conseguir acesso e, além disso, muitos engenheiros não querem materiais biológicos sujos no seu equipamento caríssimo e muito sofisticado", esclarece Allison Shultz, curadora de ornitologia do Natural History Museum of Los Angeles County e coautora do estudo.

No geral, os espécimes de aves oriundos de climas mais quentes ou de latitudes mais baixas, mais próximas do equador, mostraram menor capacidade de absorção ao longo do ultravioleta e do infravermelho próximo - o que está de acordo com uma adaptação térmica para reduzir o stress por calor.

Segundo outra hipótese experimental, aves que vivem em espaços abertos e ficam expostas ao céu e ao Sol deveriam dissipar calor com mais eficácia do que aves de floresta. Em linha com isso, as codornizes (bobwhites), que preferem pastagens e pradarias, apresentaram a maior emissão de radiação no infravermelho médio. Estas aves que vivem no solo podem, assim, libertar ligeiramente mais calor infravermelho do que outras espécies.

"Sempre que saímos para o exterior e não temos um teto, um telhado ou uma árvore por cima da cabeça, como o espaço é muito mais frio do que a Terra, há calor a ser emitido para o espaço", diz Shultz.

"Se vive num ambiente aberto - se for uma ave de pradaria, por exemplo - está exposta ao céu grande parte do tempo. Isso pode ser uma pressão seletiva maior para si."

Surgiram ainda muitos outros resultados. As corujas absorvem menos radiação ao longo dos comprimentos de onda e também mostram a maior variabilidade na refletância, em comparação com aves diurnas - talvez porque, por serem noturnas, sofram pressões seletivas mais relaxadas.

Mas, contrariando as hipóteses térmicas, os corvos de climas mais quentes mostraram maior capacidade de absorver radiação, apesar de muitas vezes viverem em áreas abertas, tal como as codornizes. Embora a plumagem mais escura do corvo absorva mais radiação solar, essa energia pode ficar mais “junto” às penas, onde consegue escapar com mais facilidade, em vez de ser absorvida pelo corpo. A plumagem escura também pode ser termodinamicamente vantajosa para aves que fazem voos mais rápidos e mais frequentes.

Por fim, algumas aves como as codornizes sustentam uma hipótese de "o melhor dos dois mundos": mantêm-se bem camufladas na luz visível e, ao mesmo tempo, reduzem o stress térmico graças a adaptações na forma como absorvem, emitem ou refletem a radiação infravermelha.

Talvez o mais importante seja que este estudo dá mais uma prova de como podemos aprender com a natureza para salvar a própria natureza.

"Um tema 'quente' na engenharia térmica é criar estruturas de arrefecimento passivo", diz Thomas Lee, engenheiro mecânico e aeroespacial na UCLA e coautor principal do estudo, "e não é segredo para os engenheiros que a natureza tem algumas das adaptações mais otimizadas e multifuncionais que gostaríamos de replicar."

Esta investigação foi publicada na Integrative Organismal Biology.