Como as penas das aves libertam calor para o espaço

A Terra perde calor de forma contínua, tanto através da atmosfera como para o espaço. Todos os dias, escapam inúmeras plumas de energia - e uma parte dessa energia pode ter origem numa fonte ainda pouco estudada e, para muitos, inesperada: as aves.

À medida que as alterações climáticas impulsionadas pela actividade humana desequilibram estas trocas de calor e aquecem cada vez mais o planeta, torna-se essencial perceber como as aves regulam a temperatura corporal - por uma questão de conservação delas e, em última análise, também nossa.

Termodinâmica aviar e o papel das penas das aves

Num novo trabalho sobre termodinâmica aviar, biólogos e engenheiros juntaram esforços para quantificar quanta energia (na forma de calor e de outros tipos de radiação electromagnética) as aves absorvem, emitem e reflectem para o ambiente.

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

Aqui, a referência é ao calor no infravermelho que consegue atravessar determinadas partes da atmosfera terrestre - não a uma transferência directa para o espaço.

Como os investigadores mediram a luz e o infravermelho

Para começar, a equipa reuniu espécimes de museu de cinco espécies (coruja-de-chifres-grandes, corvo-comum, codorniz-do-norte, gaio-de-Steller e pardal-cantor) do Museu de História Natural do Condado de Los Angeles. De cada uma, foram incluídas três a quatro subespécies provenientes de regiões climáticas variadas em toda a América do Norte.

De seguida, os investigadores recorreram a um espectrofotómetro UV-Vis para medir quanta luz as aves absorviam no intervalo do ultravioleta ao visível - um equipamento que, por exemplo, também é usado por cervejeiros para verificar a cor e a qualidade das cervejas.

Na ornitologia, a coloração no visível ajuda as aves a cumprir os três grandes Cs: camuflagem, comunicação e manter-se frescas.

Só que isto não explica toda a história térmica, porque o calor - isto é, a radiação em comprimentos de onda do infravermelho - é invisível, tanto para humanos como para as próprias aves. Aliás, trata-se de comprimentos de onda semelhantes aos que o JWST observa para revelar o Universo.

E não, os investigadores não recorreram ao mais potente telescópio espacial do mundo para observar as aves. Ainda assim, aplicaram uma técnica partilhada para analisar como as penas reagiam a diferentes comprimentos de onda no infravermelho, o que justificou a colaboração interdisciplinar 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 do Museu de História Natural do Condado de Los Angeles e co-autora do estudo.

O que mudou com o clima e com o habitat

No conjunto, os espécimes de regiões mais quentes - ou de latitudes mais baixas, mais próximas do equador - apresentaram menor absorvância ao longo do ultravioleta e do infravermelho próximo, o que é compatível com uma adaptação térmica destinada a reduzir o stress por calor.

De acordo com outra hipótese experimental, as aves que vivem em zonas abertas e ficam expostas ao céu e ao Sol deveriam dissipar calor com maior eficácia do que as aves florestais. Em linha com isso, as codornizes associadas a pastagens e pradarias mostraram a maior emitância na radiação do infravermelho médio. Assim, estas aves terrestres poderão emitir ligeiramente mais calor 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 tão frio em comparação com a Terra, o calor está a ser emitido para o espaço", diz Shultz.

"Se está a viver a céu aberto, se é uma ave de pastagens, por exemplo, fica exposta ao céu durante bastante tempo. Portanto, isso pode ser uma pressão selectiva maior para si."

Surgiram ainda muitos outros resultados. As corujas absorvem menos radiação ao longo dos comprimentos de onda e, quando comparadas com aves diurnas, exibem também a maior variabilidade na reflectância - possivelmente devido a pressões selectivas mais relaxadas, já que as corujas são nocturnas.

Por outro lado, e de forma contra-intuitiva face às hipóteses térmicas, os corvos de climas mais quentes apresentaram maior absorvância de radiação, apesar de frequentemente ocuparem áreas abertas, tal como as codornizes. Embora a plumagem mais escura absorva mais radiação solar, essa energia poderá ficar mais próxima das penas, onde pode escapar com maior facilidade, em vez de ser absorvida pelo corpo. Além disso, uma plumagem mais escura pode ser termodinamicamente vantajosa para aves que realizam voos mais rápidos e mais frequentes.

Por fim, algumas aves, como as codornizes, parecem apoiar uma hipótese de "o melhor dos dois mundos": mantêm-se bem camufladas no visível e, ao mesmo tempo, reduzem o stress térmico através de adaptações na forma como absorvem, emitem ou reflectem a radiação infravermelha.

Talvez o mais importante seja que este estudo acrescenta evidência de como podemos aprender com a natureza para salvar a própria natureza.

"Um tema 'quente' na engenharia térmica é criar estruturas de arrefecimento passivo", afirma Thomas Lee, engenheiro mecânico e aeroespacial da UCLA 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".

Esta investigação foi publicada na revista Biologia Organismal Integrativa.