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Muitas espécies têm deslumbrado os observadores com a sua capacidade de saltar de um lado para o outro e saltar da superfície do lago para o ar, como se a água fosse terra. Uma dessas espécies, nativa da Virgínia e da Carolina do Norte, é o sapo-grilo. A forma como essas rãs se movem na água pode dar origem a ferramentas para o futuro da robótica, das embarcações e muito mais.
Jake Socha, professor de engenharia mecânica Samuel Herrick, lidera uma equipe de pesquisa que estuda a habilidade única do sapo-grilo de “pular”, que é outro nome para pular várias vezes seguidas. As descobertas da equipe foram publicadas no Journal of Experimental Biology, sendo a pesquisadora Talia Weiss a primeira autora.
“’Patinação’ não é realmente uma palavra bem definida para este comportamento – um naturalista usou-a para descrever o comportamento de ‘pular sobre a água’ em sapos em 1949, e nunca foi usada para este tipo de comportamento.” “Desde então, o movimento apareceu em toda a literatura subsequente”, disse Weiss. “Parte desta pesquisa não consiste apenas em estudar esse comportamento em sapos-grilos, mas também em tentar dar uma definição científica mais precisa de ‘salto’.”
Como eles fazem isso? Nos seus estudos, os membros da equipa de Socha descobriram que a sabedoria convencional geralmente sugere que uma rã passa pela água sem se afogar, mas isso exigiria uma dissecação altamente especializada. O que esse sapo tem que os outros sapos não têm?
“Nosso laboratório estudou uma série de animais e muitos deles mostraram comportamentos notáveis na navegação em seu ambiente”, disse Socha. “Mas o humilde sapo grilo mora perto e nos surpreendeu com suas habilidades, estimulando nossa curiosidade para compreender o mundo vivo.
Vídeo de alta velocidade de sapos em alta velocidade
O sapo-grilo é um dos menores sapos da América do Norte, acomodando-se facilmente no polegar da mão de um adulto médio. Para observar o sapo-grilo em ação, os membros da equipe usaram gravação de vídeo em alta velocidade. Eles registraram a forma como o sapo saltava na terra e na água e observaram o movimento de suas pernas enquanto ele se movia em ambas.
A equipe descobriu que os sapos afundavam a cada salto. Enquanto “pular” dava a imagem de sapos saltando livremente com apenas os pés penetrando na superfície da água, as gravações mostravam um quadro diferente. Socha, Weiss e seus colegas perceberam que toda vez que o sapo saltava, todo o seu corpo ficava submerso. O movimento não era como um sapo pulando e dançando livremente na água, mas mais como mergulhar e pular. Seus movimentos poderiam ser mais apropriadamente chamados de “boto”, em homenagem ao movimento usado por um boto ou golfinho: saltar para o ar abaixo da superfície da água.
Lançamento debaixo d’água
A razão pela qual os sapos-grilos parecem dançar na água quando vistos a olho nu é em grande parte devido ao seu movimento rápido.
Para registrar esse movimento rápido, a equipe usou um tanque de vidro de 20 galões e soltou os sapos nele. Câmeras de alta velocidade, capturando até 500 quadros por segundo, foram direcionadas ao longo do tanque de vidro para capturar eventos acima e abaixo da superfície da água. Quando os sapos pularam, a equipe conseguiu escapar.
As imagens foram então desaceleradas para uma fração da velocidade original. Ao verem as fotos, os membros da equipe fizeram uma observação surpreendente: os sapos já haviam se afogado.
“É incrível como podemos facilmente ser enganados pelos movimentos rápidos dos animais”, disse Socha. “Aqui somos enganados por um sapo que parece uma pedra saltadora, mas na realidade salta e mergulha várias vezes seguidas. As rãs são ótimas saltadoras, mas a maioria não apresenta esse comportamento flutuante, e ainda não sabemos por quê. Há algo de especial no salto de um sapo ou é apenas uma questão de tamanho pequeno do corpo? “
Ao observá-lo em câmera lenta, os membros da equipe puderam observar o movimento do sapo enquanto ele retraía e estendia seus membros. Eles também notaram que o ângulo de seu corpo em relação à linha d’água era um fator importante, dando-lhe a capacidade de se equilibrar na água. Eles dividiram cada ciclo de salto em:
Decolando de uma posição submersa
- Atmosférico, ou tempo no ar após o salto
- De volta, de volta à água
- Recuperação, para o próximo salto
Em pouco mais de um segundo, o sapo voou completamente debaixo d’água, estendendo as pernas em um impulso subaquático para empurrar seu corpo acima da superfície. As patas traseiras permanecem estendidas enquanto se movem no ar, e as patas dianteiras param de pressionar o corpo para se estenderem para frente. As patas dianteiras estendidas são as primeiras a atingir a água ao retornar, e as patas traseiras permanecem estendidas quando afundam. Ao mergulhar, as patas traseiras se retraem e dobram para trás, em posição de salto. Outro salto é realizado e o movimento se repete.
É basicamente uma cambalhota de barriga para baixo.
A equipe observou que os sapos realizam até oito saltos consecutivos, cada um completado em menos de um segundo.
Compreender o skate é uma descoberta importante na biologia, mas também contém outras chaves. Esta descoberta fornece uma nova base física para o futuro da robótica inspirada na vida. Ele pode ser aplicado a um sistema de teste de água que precisa ser instalado rapidamente ou a um drone anfíbio que faz medições de profundidade de água. Esses futuros dispositivos podem se inspirar na natureza para usar métodos comprovados que os sapos usam há séculos.
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