Morcegos insetívoros usam tons ultrassónicos para encontrar a sua presa: emitem tons que variam de 18 a mais de 150 kHz (os humanos podem registar até 20 kHz) e escutam os ecos que retornam para localizar e caracterizar a sua presa. Os morcegos analisam as alterações na modulação de amplitude do eco para localizar os insetos. O movimento das asas dos insetos durante o voo provoca uma alteração no eco, por isso, cada vez que um inseto bate as asas, está a revelar a sua localização aos predadores.
Em termos de biologia evolutiva, mariposas e morcegos estão envolvidos numa corrida armamentista evolutiva. Para se defenderem da tática de mira dos morcegos, as mariposas desenvolveram um órgão timpânico que lhes permite ouvir os chamados ultrassónicos dos morcegos e provocar um comportamento de fuga ou uma resposta acústica. A nossa equipa está interessada em analisar os efeitos das respostas comportamentais que as traças apresentam em reação aos sinais de mira dos morcegos.
Para atrair e apanhar as traças, utilizamos o mais recente equipamento entomológico para atrair traças: um lençol branco e uma luz negra.
A nossa investigação é realizada na floresta tropical do Equador, onde podem existir 110 espécies de morcegos e centenas de espécies de traças no mesmo local. Para explorar a relação morcego/mariposa, tivemos de comprar e construir vários microfones e altifalantes de ultrassom diferentes. E como as nossas experiências envolvem reproduções e gravam o eco de retorno, temos de trabalhar num ambiente não reverberante para algumas análises e num ambiente altamente reverberante para outras.
Todos os anos vamos ao campo, montamos o nosso túnel de voo e começamos a noite de trabalho. Depois de apanharmos as traças, começa o verdadeiro trabalho. As traças são colocadas dentro do túnel para restringir o voo, para que possamos fazer vídeos a alta velocidade enquanto respondem a reprodução de tons ultrassónicos e chamados de morcegos. O túnel de voo está equipado com microfones de ultrassom para registar o eco de regresso da traça, ou seja, o sinal que um morcego perceberia.
Plano aproximado das escamas das asas da mariposa. Foto cortesia de Vladimir Carvajal.
Para obter dados precisos, tivemos de conceber e construir uma câmara de reverberação em pequena escala para realizar experiências com asas de traça. O nosso design baseou-se num design anterior (Zeng et al., 2011; Ntelezos et al., 2017) onde usaram difusores de raízes primitivas modificados por Cox e D'Antonio, baseados na frequência com que vamos trabalhar, consistindo em poços da mesma largura e diferentes profundidades.
A ecografia é difícil de trabalhar; Nem sequer nos apercebemos que até as chaves a tilintar nos nossos bolsos, detetores de movimento para acender as luzes e até algumas próprias luzes, produzem ultrassom. Por isso, para trabalhar num ambiente sem ruído, tivemos de construir uma câmara anecoica onde colocar a nossa câmara de reverberação. O design câmara-in-câmara também proporciona isolamento elétrico, uma vez que as ligações elétricas locais nem sempre estão devidamente isoladas.
Descobrimos que as traças apresentam uma resposta acústica de sobressalto quando são apresentadas a chamados de morcego: mudam a posição do corpo e das asas e fazem uma pausa em voo por um momento. Esta reação provoca uma redução da modulação de amplitude no eco de retorno. Por um momento, a traça consegue esconder-se, acusticamente, de morcegos insetívoros famintos.
Curiosamente, após uma análise mais detalhada dos vídeos, notamos que, quando as mariposas apresentam esta reação, também viram as asas. Este comportamento levanta duas questões: porque é que as mariposas giram as asas e se as asas desempenham um papel na redução da modulação acústica?
Estamos a experimentar e analisar as asas de várias espécies diferentes de traças. Até agora, vemos que, de facto, as asas das mariposas estão a absorver ultrassons e que a frequência principal em que a amplitude diminui parece ser diferente entre espécies. Também começámos a investigar a anatomia das asas; É impressionante ver a estrutura das escamas ao microscópio – assemelham-se à espuma acústica usada em salas anecoicas. Isto pode fazer parte de uma estratégia anti-morcegos que as traças evoluíram para evitar serem detetadas e, mais importante para elas, comidas pelos morcegos.
Criar uma câmara de reverberação funcional de 15 × 15 × 10 cm que funcionasse com ecografia foi um desafio considerável
Os difusores podem ser usados para neutralizar ecos. Podem ser particularmente úteis porque refletem as ondas sonoras em várias direções para criar um campo difuso, prevenindo ecos sem reduzir a energia sonora.
Os difusores de raízes primitivas usados nesta câmara consistem numa série de poços da mesma largura e diferentes profundidades, tendo sido concebidos usando uma sequência de teoria dos números baseada em raízes primitivas derivadas da frequência alvo.
A câmara de reverberação utiliza dois tipos de difusores: difusores empíricos que não passam de semi-esferas de vidro, e difusores de raízes primitivas modificadas. A câmara também alberga um microfone de ultrassons e duas colunas de ultrassom. Carlos Ramos, da Universidad de las Americas em Quito, é o engenheiro acústico responsável por executar o código para produzir o nosso sinal e garantir que os nossos componentes acústicos técnicos funcionam sem problemas.
Os resultados também abriram uma segunda linha de investigação entusiasmante baseada na análise das qualidades de absorção de ultrassons das asas das mariposas. Continuamos a trabalhar com a hipótese de que as escamas das asas são as estruturas que desempenham um papel ativo na absorção no ultrassom.
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