Será que as rãs podem andar sobre a água?

Várias espécies têm fascinado os observadores com as suas capacidades de saltar de um lado para o outro e para o ar a partir da superfície de um lago, como se a água fosse terra. Uma dessas espécies, nativa da Virgínia e da Carolina do Norte, é a rã-grilo. A forma como estas rãs se movem na água pode dar origem a ferramentas para o futuro da robótica, embarcações aquáticas e muito mais.

Jake Socha, Professor Samuel Herrick de Engenharia Mecânica, lidera uma equipa de investigação que estuda a capacidade única da rã grilo para “saltar”, outro nome para saltar várias vezes seguidas. As conclusões da equipa foram publicadas no Journal of Experimental Biology, sendo a investigadora Talia Weiss a primeira autora.

“A palavra ‘patinagem’ não é, de facto, uma palavra bem definida para este comportamento – um naturalista utilizou-a para descrever um comportamento de ‘saltar sobre a água’ em rãs em 1949 e, desde então, tem sido utilizada para este tipo de locomoção em toda a literatura posterior”, disse Weiss. “Parte desta pesquisa não é apenas estudar este comportamento em rãs-cricket, mas tentar dar uma definição científica mais precisa a ‘saltitar’.”

Como é que elas o fazem? Nos seus estudos, os membros da equipa de Socha descobriram que as opiniões populares geralmente afirmam que a rã atravessa a água sem se afundar, mas fazê-lo pode ainda exigir uma anatomia altamente especializada. O que é que esta rã tem que as outras rãs não têm?

“O nosso laboratório tem estudado uma série de animais e muitos apresentam comportamentos fascinantes na navegação pelo seu ambiente”, disse Socha. “A humilde rã-grilo vive aqui perto e, mesmo assim, surpreendeu-nos com as suas capacidades, motivando ainda mais a nossa curiosidade em compreender o mundo vivo.

Vídeo de alta velocidade para rãs de alta velocidade

A rã-grilo é uma das rãs mais pequenas da América do Norte, podendo facilmente sentar-se no polegar da mão de um adulto médio. Para observar a rã grilo em movimento, os membros da equipa utilizaram a videografia de alta velocidade. Gravaram a forma como a rã salta em terra e na água, observando o movimento das suas pernas enquanto navegava em ambas.

A equipa descobriu que as rãs se afundam com cada salto. Enquanto o “saltitar” dá uma imagem das rãs a saltar livremente, enquanto apenas os pés penetram na superfície da água, as gravações mostraram uma imagem diferente. Socha, Weiss e os seus colegas de equipa viram que cada vez que uma rã descia de um salto, todo o seu corpo submergia. O movimento era menos parecido com o de uma rã que saltava e dançava livremente sobre a água, e mais parecido com um mergulho e um salto. Os seus movimentos poderiam ser mais apropriadamente designados por “ botos ”, em homenagem ao movimento que uma toninha ou um golfinho utilizam: saltar para o ar a partir de baixo da superfície da água.

Lançamento a partir de debaixo de água

A razão pela qual as rãs grilo pareciam dançar sobre a água quando vistas a olho nu deve-se em grande parte ao seu movimento rápido.

Para registar este movimento ultrarrápido, a equipa utilizou um tanque de vidro de 20 galões e libertou as rãs dentro dele. Câmaras de alta velocidade, que disparam até 500 fotogramas por segundo, foram apontadas para o lado do tanque de vidro para captar a ação acima e abaixo da superfície da água. Quando as rãs saltavam, a equipa captava a sua fuga.

As imagens foram depois reduzidas a uma pequena fração da velocidade original. Quando viram as imagens, os membros da equipa fizeram uma observação surpreendente: As rãs afundavam-se de facto.

“É fascinante a facilidade com que podemos ser enganados pelos movimentos rápidos dos animais”, disse Socha. “Aqui, somos enganados por uma rã que parece uma pedra a saltar, mas que na realidade está a saltar e a mergulhar várias vezes seguidas. As rãs são grandes saltadoras, mas a maior parte delas não apresenta este comportamento de boiar, e ainda não sabemos porquê. Haverá algo de especial no salto da rã, ou será simplesmente uma questão de tamanho pequeno do corpo?”

Observando-os em câmara lenta, os membros da equipa puderam observar o movimento da rã à medida que esta retraía e estendia os membros. Também notaram que o ângulo do seu corpo em relação à linha de água era um fator importante, dando-lhe a capacidade de se equilibrar na água. Dividiram cada ciclo de salto em:

Descolagem, a partir de uma posição submersa

• Aéreo, ou tempo no ar após um salto
• Reentrada, de volta à água
• Recuperação, para o salto seguinte

Em pouco mais de um segundo, a rã levantava voo completamente submersa, estendendo as patas num impulso subaquático para impulsionar o corpo acima da superfície. As patas traseiras permaneciam estendidas enquanto se moviam no ar, e as patas dianteiras deixavam de pressionar o corpo para se estenderem para a frente. As patas dianteiras estendidas são as primeiras a atingir a água aquando da reentrada, e as patas traseiras continuam estendidas quando se afunda. Ao afundar-se, as patas traseiras retraem-se e dobram-se para trás numa posição de salto. É executado outro salto, repetindo o movimento.

É basicamente uma cambalhota de barriga para baixo.

A equipa observou sapos a darem até oito saltos seguidos, sendo cada um deles totalmente executado em menos de um segundo.

A compreensão do movimento de patinagem é uma descoberta importante para o domínio da biologia, mas contém também outras chaves. Esta descoberta fornece uma nova base física para o futuro da robótica de inspiração biológica. Poderá ser aplicada a um sistema de teste de água que precise de ser rapidamente instalado, ou a um drone anfíbio que efetue medições da profundidade da água. Estes dispositivos futuristas podem inspirar-se na natureza para utilizar métodos bem testados que as rãs utilizam há séculos.