As caudas dos cavalos-marinhos são apêndices peculiares. Ao contrário da maioria dos animais, a seção transversal de uma cauda de cavalo-marinho tem a forma de um prisma quadrado, em vez do cilindro usual. Aumentando ainda mais sua mística, os cavalos-marinhos não usam seus rabos para nadar, como fazem outros peixes, mas como dedos gigantescos usados para ancorar em corais ou arrebatar camarões saborosos que se perdem muito perto.
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A cauda do cavalo-marinho é tão idiossincrática que pode ser um trunfo para o campo da robótica. Pesquisadores americanos e belgas estão se voltando para a estranha extremidade de pistas sobre como projetar melhor dispositivos de agarramento flexíveis, mas fortes. Como relatam hoje na Science, criações inspiradas em cavalos-marinhos podem encontrar aplicações em missões de busca e resgate, indústria, medicina e muito mais.
Enquanto um número de animais tem caudas preênseis - macacos, gambás e camaleões, para citar apenas alguns - a cauda do cavalo-marinho é excepcionalmente forte. A armadura caseira na forma de placas esqueléticas cobre os corpos dos cavalos-marinhos - cauda incluída. Apesar dos materiais rígidos, no entanto, a cauda do cavalo-marinho é quase tão flexível quanto as caudas mais carnudas de suas contrapartes terrestres.
"A natureza faz com que as coisas sejam fortes o suficiente para não quebrar e, em seguida, flexíveis o suficiente para fazer uma ampla gama de tarefas", afirma Ross Hatton, professor assistente de robótica da Oregon State University. "É por isso que podemos aprender muito com animais que inspirarão a próxima geração de robôs."
Hatton e seus colegas decidiram estudar as caudas dos cavalos-marinhos, em particular, porque suspeitavam que a estranha estrutura quadrada deve ter evoluído por uma razão, e talvez imbui aqueles animais com algumas habilidades únicas. Para testar seu palpite, eles criaram modelos de computador e representações impressas em 3D de caudas de cavalo-marinho compostas - como as encontradas na natureza - de 36 segmentos quadrados, que, por sua vez, são compostos de quatro placas em forma de L. No centro, a coluna vertebral é mantida no lugar por tecido conjuntivo.
Usadas mais para agarrar do que para locomoção, as caudas de cavalos-marinhos são flexíveis e fortes. (Vídeo cortesia de Dominique Adriaens, UGent)Eles também criaram um modelo digital e impresso em 3-D feito de estruturas redondas sobrepostas - o equivalente a como uma cauda de cavalo-marinho seria construída se tivesse a forma da cauda da maioria dos outros animais. Sua criação cilíndrica é diferente de qualquer coisa encontrada na natureza, mas a criação deu à equipe um ponto de comparação para testar as habilidades da cauda quadrada.
Os pesquisadores realizaram experimentos em ambos os modelos nos quais aplicaram vários graus de pressão de esmagamento e distorção. Eles descobriram que, enquanto a cauda cilíndrica é esmagada e danificada se for aplicada força suficiente, a cauda quadrada se aplana permitindo que suas placas ósseas deslizem umas sobre as outras, afastando os danos da coluna vertebral e dando a capacidade de absorver mais energia antes está quebrado.
Este truque mecânico dá à cauda do cavalo-marinho a força para resistir às mandíbulas de alguns supostos predadores, assim como a elasticidade para rapidamente e quase sem esforço voltar ao lugar depois de desenrolado. Além disso, em comparação com uma cauda circular, a cauda quadrada possui mais pontos de contato com as superfícies em que ela se agarra, permitindo que seja um dispositivo de maior agilidade. A cauda redonda tinha uma maior amplitude de movimento - mas essa vantagem vinha com o custo de força e durabilidade.
Modelos da cauda cilíndrica, esquerda, e a cauda do prisma quadrado. (Michael M Porter, Clemson University) Nas mãos de humanos, uma cauda robótica de cavalo-marinho poderia ser um benefício para navegar com segurança por fendas apertadas no corpo humano e depois realizar cirurgias, ou para explorar as fendas de um prédio desmoronado e remover detritos que bloqueiam o resgate da vítima. Essas aplicações, no entanto, estão provavelmente a anos de serem realizadas.
Enquanto isso, a equipe resolveu pelo menos o enigma de por que os cavalos-marinhos têm contos quadrados. Como eles observam no artigo, “projetos de engenharia são meios convenientes para responder perguntas biológicas ilusórias quando dados biológicos são inexistentes ou difíceis de obter”.
