Penas de aves e radiação infravermelha: como ajudam a dissipar calor para o espaço

A Terra perde calor o tempo todo pela atmosfera e para o espaço, num fluxo contínuo de energia que escapa diariamente - inclusive a partir de uma fonte ainda pouco investigada e, para muita gente, inesperada: as aves.

Só que, à medida que as alterações climáticas impulsionadas por actividades humanas desequilibram essa troca de calor e tornam o planeta mais quente, compreender de que forma as aves controlam a própria temperatura corporal passa a ser crucial para a conservação delas - e também para a nossa.

Por que a termodinâmica das aves importa num planeta em aquecimento

Um novo estudo sobre termodinâmica das aves reuniu biólogos e engenheiros para quantificar quanto calor e outros tipos de radiação electromagnética as aves absorvem, emitem e reflectem para o ambiente.

"É empolgante descobrir 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 Estadual da Califórnia, Dominguez Hills, e coautor do estudo.

A observação refere-se ao calor em infravermelho que consegue atravessar certas porções da atmosfera da Terra - e não a uma transferência directa e irrestrita para o espaço.

Como o estudo mediu absorção, emissão e reflectância nas penas das aves

Para começar, a equipa reuniu espécimes de museu de cinco espécies (corujão-orelhudo, corvo-comum, codorna-da-Virgínia, gralha-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 da América do Norte.

Em seguida, os investigadores recorreram a um espectrofotómetro UV-Vis para medir quanto de luz as aves absorviam nos comprimentos de onda do ultravioleta ao visível - um aparelho que até cervejeiros usam para verificar a cor e a qualidade das cervejas.

Na ornitologia, a coloração na faixa do visível ajuda as aves a cumprir os três grandes Cs: camuflagem, comunicação e manter-se fresca.

Mas isso não resolve toda a questão térmica, porque o calor - isto é, a radiação em comprimentos de onda do infravermelho - é invisível, tanto para humanos quanto para aves. Aliás, são faixas de infravermelho semelhantes às observadas pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST) para revelar o Universo.

E não: os autores não recorreram ao telescópio espacial mais potente do mundo para observar as aves. O que fizeram foi aplicar uma técnica comum para avaliar como as penas reagiam a diferentes comprimentos de onda do infravermelho - daí a colaboração interdisciplinar, necessária para obter espectrómetros.

"É difícil conseguir acesso e, além disso, muitos engenheiros não querem materiais biológicos sujos nos seus equipamentos muito sofisticados e caros", esclarece Allison Shultz, curadora de ornitologia do Museu de História Natural do Condado de Los Angeles e coautora do estudo.

O que os resultados indicam sobre clima, habitat e radiação infravermelha

No conjunto, os espécimes de regiões mais quentes, ou de latitudes mais baixas e próximas do Equador, mostraram menor absorvância ao longo do ultravioleta e do infravermelho próximo - um padrão coerente com adaptação térmica para reduzir o stress por calor.

Outra hipótese testada previa que aves que vivem em ambientes abertos e ficam expostas ao céu e ao Sol deveriam dissipar calor com maior eficiência do que aves florestais. Em linha com isso, as codornas-da-Virgínia, associadas a campos e pradarias, apresentaram a maior emitância na radiação do infravermelho médio. Assim, essas aves terrícolas podem emitir um pouco mais de calor em infravermelho do que outras.

"Sempre que você sai para fora e não tem um tecto, um telhado ou uma árvore sobre a sua cabeça, como o espaço é tão frio em comparação com a Terra, o calor está a ser emitido para o espaço", diz Shultz.

"Se você vive a céu aberto, se é uma ave de pradaria, por exemplo, você fica exposto ao céu por grande parte do tempo. Então, isso pode ser uma pressão selectiva maior para você."

Além disso, surgiram vários outros achados. Em comparação com aves diurnas, as corujas absorvem menos radiação ao longo dos comprimentos de onda e exibem a maior variabilidade de reflectância - possivelmente porque, por serem nocturnas, enfrentam pressões selectivas mais relaxadas.

Ainda assim, contrariando hipóteses térmicas intuitivas, os corvos de climas mais quentes apresentaram maior absorvância de radiação, apesar de frequentemente ocuparem áreas abertas, como as codornas. Embora a plumagem mais escura do corvo absorva mais radiação solar, é possível que essa energia permaneça mais perto das penas, onde consegue escapar com mais facilidade, em vez de ser absorvida pelo corpo. A plumagem mais escura também pode ser termodinamicamente vantajosa para aves que fazem voos mais rápidos e mais frequentes.

Por fim, algumas espécies, como a codorna-da-Virgínia, sustentam uma hipótese de "o melhor dos dois mundos": conseguem manter boa camuflagem na luz visível e, ao mesmo tempo, reduzir o stress térmico com adaptações na forma como absorvem, emitem ou reflectem a radiação infravermelha.

Talvez o mais relevante seja que o estudo reforça como podemos aprender com a natureza para salvar a natureza.

"Um tema 'quente' na engenharia térmica é criar estruturas com arrefecimento passivo", afirma Thomas Lee, engenheiro mecânico e aeroespacial da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) e coautor principal do trabalho, "e não é segredo para engenheiros que a natureza contém algumas das adaptações mais optimizadas e multifuncionais que gostaríamos de replicar".

Esta pesquisa foi publicada em Biologia Organismal Integrativa.