Um novo estudo da Universidade de Bristol lança luz sobre os complexos mecanismos defensivos empregados pela natureza. Os pesquisadores desvendaram o mistério por trás dos sons de alerta ultrassônicos produzidos pelas mariposas arminho, espécie conhecida como Yponomeuta.
Esta descoberta não só fornece insights fascinantes sobre o mundo natural, mas também tem implicações potenciais para os campos da engenharia e da tecnologia.
Mariposas arminho
As mariposas arminho, que não possuem órgãos auditivos e não têm consciência dos sons que produzem, desenvolveram um engenhoso mecanismo de defesa acústica para dissuadir seus predadores, principalmente os morcegos que ecolocalizam.
Os pesquisadores descobriram que essas mariposas geram sons de cliques ultrassônicos a uma taxa surpreendente de duas vezes por ciclo de batida de asas. Essa produção sonora é facilitada por uma minúscula membrana ondulada localizada nas asas posteriores, conhecida como “timbal aeroelástico”.
Estratégia de defesa natural
O estudo revela que o mecanismo único de produção de som é o resultado da deformação de cristas individuais na mancha ondulada nas asas posteriores da mariposa durante o voo. A flambagem causa uma vibração repentina de uma membrana adjacente, amplificando significativamente a força e a direção do som.
Este processo ocorre de forma passiva, sem qualquer ação muscular da mariposa, evidenciando a eficiência e elegância desta estratégia natural de defesa.
“Nosso objetivo nesta pesquisa foi entender como as ondulações nesses tímbalos podem dobrar e romper de uma forma coreografada para produzir uma cadeia de cliques de banda larga”, explicou o professor Marc Holderied. “Com este estudo, desdobramos a biomecânica que desencadeia a sequência de flambagem e esclarecemos como os sons de clique são emitidos através da ressonância do tímbal.”
Produção de som ultrassônico
O primeiro autor do estudo, Hernaldo Mendoza Nava, investigou a mecânica do tímbal aeroelástico quando era estudante de doutorado no Centro EPSRC de Treinamento de Doutorado em Compósitos Avançados para Inovação e Ciência do Bristol Composites Institute (BCI).
“A produção e a radiação sonora estão ligadas à vibração mecânica, por exemplo, na pele de um tambor ou de um alto-falante”, disse Mendoza.
“Nas mariposas arminho, os eventos de flambagem agem como batidas na borda de um tambor, estimulando uma parte muito maior da asa a vibrar e irradiar som. Como resultado, esses tímbalos de tamanho milimétrico podem produzir ultrassons no nível equivalente a uma conversa humana animada.”
Pesquisa interdisciplinar
A equipe usou técnicas avançadas de biologia e mecânica de engenharia para alcançar suas descobertas. Simulações computacionais detalhadas, juntamente com a caracterização biológica da morfologia da asa e das propriedades do material, permitiram aos pesquisadores modelar com precisão a resposta instantânea e a produção de som, correspondendo de perto aos sinais registrados da mariposa.
“A integração de vários métodos nas ciências com um fluxo de informações consistente através dos limites das disciplinas no espírito de ‘ciência de equipe’ é o que tornou este estudo único e um sucesso”, disse o co-autor Rainer Groh. “Além disso, sem as incríveis capacidades modernas de imagem, análise de dados e computação, não teria sido possível descobrir a mecânica deste fenómeno biológico complexo.”
Implicações mais amplas
O estudo não só contribui para a nossa compreensão dos mecanismos de defesa dos insetos contra predadores, mas também tem implicações mais amplas para a engenharia e a tecnologia.
O fenômeno da flambagem estrutural e da produção sonora, embora raramente estudado em conjunto, apresenta oportunidades interessantes para o desenvolvimento de estruturas morphing com maior funcionalidade ou eficiência, particularmente em áreas como a aeroespacial.
“No campo do projeto de engenharia, as respostas elásticas não lineares, como flambagem e instabilidades de encaixe, têm sido tradicionalmente percebidas como modos de falha a serem evitados”, disse o professor Alberto Pirrera.
“Em nossa pesquisa, temos defendido uma mudança de paradigma e demonstramos que os eventos de flambagem podem ser estrategicamente aproveitados para imbuir estruturas com funcionalidade inteligente ou maior eficiência de massa. O timbal aeroelástico de Yponomeuta incorpora o conceito de não linearidade benéfica. O mundo natural, mais uma vez, serve como fonte de inspiração.”
O estudo está publicado na revista Anais da Academia Nacional de Ciências.
Gostou do que leu? Assine nosso boletim informativo para artigos envolventes, conteúdo exclusivo e as atualizações mais recentes.
—-
