Uma equipa de investigadores descobriu como é que os “besouros click” conseguem propelir-se mais de 20 vezes a sua altura no ar sem usar as pernas.
Uma equipa de investigadores da Universidade de Illinois Urbana divulgou um artigo sobre os mecanismos físicos que permitem a manobra dos “besouros click” num estudo que tem aplicações potenciais para máquinas construídas usando os princípios da biomimética.
O novo estudo examina as forças por trás da libertação de energia super rápida que permite que os besouros saltem a alturas tão grandes. Além disso, fornece diretrizes para estudar movimentos extremos, armazenamento de energia e libertação de energia em pequenos insetos e animais.
Os cientistas descobriram que os besouros usam uma ferramenta única em forma de dobradiça no seu tórax, logo atrás da cabeça, para saltar no ar.
Para determinar como o mecanismo funciona, a equipa usou raios-X de alta velocidade, o que permitiu observar e quantificar como a anatomia externa e interna do besouro – incluindo músculos, outras estruturas moles e o exoesqueleto rígido do inseto – se move durante o processo de salto.
“O mecanismo de dobradiça tem um pino num lado que fica preso numa borda do outro lado da dobradiça”, explicou Marianne Alleyne, professora de entomologia, em comunicado. “Quando o travão é libertado, há um som de clique audível e um movimento rápido de inflexão que causa o salto do besouro”.
Os cientistas observaram deformações grandes, mas relativamente lentas, nas partes do tecido mole da dobradiça dos besouros na preparação para o movimento de salto.
“Quando o pino na dobradiça desliza sobre o lábio, a deformação no tecido mole é libertada extremamente depressa e o pino oscila para frente e para trás na cavidade abaixo do lábio antes de parar”, explicou Aimy Wissa, professora de ciência mecânica e engenharia. “A libertação rápida da deformação e as oscilações repetidas, porém decrescentes, mostram dois princípios básicos de engenharia chamados recuo elástico e amortecimento“.
A aceleração deste movimento é 300 vezes maior do que a aceleração gravitacional da Terra – uma grande quantidade de energia vinda de um minúsculo inseto.
“Surpreendentemente, o besouro pode repetir esta manobra de clique sem sofrer nenhum dano físico significativo”, disse Alison Dunn, professora de engenharia e ciência mecânica. “Isso levou-nos a concentrarmo-nos em descobrir o que os besouros usam para armazenamento, libertação e dissipação de energia”.
Segundo Ophelia Bolmin, principal autora do estudo, a equipa descobriu “que o inseto usa um fenómeno chamado encurvadura – um princípio básico da engenharia mecânica – para libertar energia elástica de forma extremamente rápida”.
“Se um engenheiro quisesse construir um dispositivo que saltasse como um besouro, provavelmente projetar-lo-ia da mesma forma que a natureza. Este trabalho acabou por ser um grande exemplo de como a engenharia pode aprender com a natureza e como a natureza demonstra princípios de física e engenharia“, concluiu Wissa.
“Estes resultados são fascinantes do ponto de vista da engenharia e, para os biólogos, este trabalho dá uma nova perspetiva sobre como e por que os besouros evoluíram dessa forma”, disse Alleyne. “Esse tipo de perceção podia nunca ter vindo à tona, se não fosse esta colaboração interdisciplinar entre engenharia e biologia”.
A nova investigação contribui para o crescente campo da biomimética, levando a avanços potenciais em áreas como exoesqueletos, olhos biónicos e robôs saltitões.
Este estudo vai ser publicado em fevereiro na revista científica Proceedings of The National Academy of Sciences.
