Uma única equação universal pode aproximar-se da frequência de batidas de asas e de nadadeiras feitas por pássaros, insetos, morcegos e baleias, apesar de seus diferentes tamanhos corporais e formatos de asas, relatam Jens Højgaard Jensen e colegas da Universidade de Roskilde, na Dinamarca, em um novo estudo no revista de acesso aberto PLOS ONE

Uma única equação universal pode aproximar-se da frequência de batidas de asas e de nadadeiras feitas por pássaros, insetos, morcegos e baleias, apesar de seus diferentes tamanhos corporais e formatos de asas, relatam Jens Højgaard Jensen e colegas da Universidade de Roskilde, na Dinamarca, em um novo estudo no revista de acesso aberto PLOS ONE, publicada em 5 de junho.

A capacidade de voar evoluiu de forma independente em muitos grupos diferentes de animais. Para minimizar a energia necessária para voar, os biólogos esperam que a frequência com que os animais batem as asas seja determinada pela frequência de ressonância natural da asa.

No entanto, encontrar uma descrição matemática universal do voo oscilante revelou-se difícil. Os pesquisadores usaram a análise dimensional para calcular uma equação que descreve a frequência do batimento das asas de pássaros voadores, insetos e morcegos, e o movimento das nadadeiras de animais mergulhadores, incluindo pinguins e baleias.

Eles descobriram que animais voadores e mergulhadores batem suas asas ou nadadeiras em uma frequência proporcional à raiz quadrada de sua massa corporal, dividida pela área de suas asas. Eles testaram a precisão da equação comparando suas previsões com dados publicados sobre frequências de batimento de asas de abelhas, mariposas, libélulas, besouros, mosquitos, morcegos e pássaros que variam em tamanho, de beija-flores a cisnes.

Os investigadores também compararam as previsões da equação com dados publicados sobre frequências de golpes de barbatana de pinguins e várias espécies de baleias, incluindo baleias jubarte e baleias nariz-de-garrafa do norte.

A relação entre a massa corporal, a área das asas e a frequência do batimento das asas mostra pouca variação entre animais voadores e mergulhadores, apesar das enormes diferenças no tamanho do corpo, formato das asas e história evolutiva, descobriram eles. Finalmente, estimaram que um pterossauro extinto (Quetzalcoatlus northropi) — o maior animal voador conhecido — batia as suas asas de 10 metros quadrados a uma frequência de 0,7 hertz.

O estudo mostra que, apesar das enormes diferenças físicas, animais tão distintos como as borboletas e os morcegos desenvolveram uma relação relativamente constante entre a massa corporal, a área das asas e a frequência do batimento das asas.

Os pesquisadores observam que para animais nadadores não encontraram publicações com todas as informações necessárias; dados de diferentes publicações foram reunidos para fazer comparações e, em alguns casos, a densidade animal foi estimada com base em outras informações.

Além disso, animais extremamente pequenos – mais pequenos do que qualquer outro já descoberto – provavelmente não se enquadrariam na equação, porque a física da dinâmica dos fluidos muda numa escala tão pequena. Isto pode ter implicações no futuro para os nanorrobôs voadores.

Os autores dizem que a equação é a explicação matemática mais simples que descreve com precisão o batimento das asas e os movimentos das nadadeiras em todo o reino animal.

Os autores acrescentam: “Diferindo quase um fator 10.000 na frequência de batida de asas/barbatanas, os dados de 414 animais, desde a baleia azul até os mosquitos, estão na mesma linha. Como físicos, ficamos surpresos ao ver quão bem a nossa simples previsão da fórmula do batimento de asas funciona para uma coleção tão diversificada de animais.”

Referência do periódico:

  1. Jensen JH, Dyre JC, Hecksher T (2024) Escala universal de frequência de batida de asas e barbatanas. PLoS UM 19(6): e0303834. DOI: 10.1371/journal.pone.0303834
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