Sheila Patek: Measuring the fastest animal on earth

Sheila Patek cronometra os animais mais velozes

138,793 views ・ 2007-05-17

TED


Por favor, clique duas vezes nas legendas em inglês abaixo para reproduzir o vídeo.

Tradutor: Lisangelo Berti Revisor: Elena Crescia
00:25
If you'd like to learn how to play the lobster, we have some here.
0
25000
3000
Se querem saber como brincar de lagosta, temos algumas aqui.
00:28
And that's not a joke, we really do.
1
28000
2000
E não é piada, temos sim.
00:30
So come up afterwards and I'll show you how to play a lobster.
2
30000
3000
Podem vir depois e eu mostro como bancar uma lagosta.
00:33
So, actually, I started working on what's called the mantis shrimp
3
33000
4000
Na verdade, comecei a trabalhar com as chamadas tamarutacas ou 'camarão mantis'
00:37
a few years ago because they make sound.
4
37000
3000
poucos anos atrás porque elas fazem sons.
00:40
This is a recording I made of a mantis shrimp
5
40000
2000
Esta é uma gravação que fiz de uma tamarutaca
00:42
that's found off the coast of California.
6
42000
2000
que se encontra no litoral da Califórnia.
00:55
And while that's an absolutely fascinating sound,
7
55000
3000
E embora seja um som absolutamente fascinante,
00:58
it actually turns out to be a very difficult project.
8
58000
3000
acabou se tornando um projeto muito difícil.
01:01
And while I was struggling to figure out how and why mantis shrimp,
9
61000
5000
E enquanto eu lutava para descobrir como e porquê as tamarutacas,
01:06
or stomatopods, make sound, I started to think about their appendages.
10
66000
4000
ou estomatópodes, produzem sons, comecei a pensar em seus apêndices.
01:10
And mantis shrimp are called "mantis shrimp" after the praying mantises,
11
70000
3000
E elas são chamadas de camarões louva-a-deus porque parecem um louva-a-deus,
01:13
which also have a fast feeding appendage. And I started to think,
12
73000
4000
que também tem um apêndice de ataque rápido. E comecei a pensar,
01:17
well, maybe it will be interesting, while listening to their sounds,
13
77000
3000
bem, talvez seja interessante, enquanto ouço seus sons,
01:20
to figure out how these animals generate very fast feeding strikes.
14
80000
3000
descobrir como estes animais desenvolveram golpes tão rápidos.
01:23
And so today I'll talk about the extreme stomatopod strike,
15
83000
4000
E é assim que hoje falaremos sobre o golpe radical do estomatópode,
01:27
work that I've done in collaboration with Wyatt Korff and Roy Caldwell.
16
87000
3000
trabalho feito em colaboração com Wyatt Korff e Roy Caldwell.
01:30
So, mantis shrimp come in two varieties:
17
90000
3000
Existem duas variedades de tamarutacas:
01:33
there are spearers and smashers.
18
93000
2000
tem as arpoadoras e as esmagadoras.
01:35
And this is a spearing mantis shrimp, or stomatopod.
19
95000
3000
Esta é uma tamarutaca arpoadora, ou estomatópode.
01:38
And he lives in the sand, and he catches things that go by overhead.
20
98000
5000
Ela vive na areia, e apanha coisas que passam acima dela.
01:43
So, a quick strike like that. And if we slow it down a bit,
21
103000
5000
Um golpe rápido assim. E se reduzirmos um pouco a velocidade,
01:48
this is the mantis shrimp -- the same species --
22
108000
2000
é uma tamarutaca -- mesma espécie --
01:50
recorded at 1,000 frames a second,
23
110000
2000
gravado a 1.000 quadros por segundo,
01:52
played back at 15 frames per second.
24
112000
2000
reproduzido a 15 quadros por segundo.
01:54
And you can see it's just a really spectacular extension of the limbs,
25
114000
6000
Podem ver uma espetacular extensão dos membros,
02:00
exploding upward to actually just catch
26
120000
3000
explodindo para o alto para capturar
02:03
a dead piece of shrimp that I had offered it.
27
123000
2000
um pedaço de camarão morto que ofereci.
02:05
Now, the other type of mantis shrimp is the smasher stomatopod,
28
125000
5000
O outro tipo de tamarutaca é o estomatópode esmagador,
02:10
and these guys open up snails for a living.
29
130000
3000
e esses caras abrem caramujos para viver.
02:13
And so this guy gets the snail all set up and gives it a good whack.
30
133000
5000
Esse cara coloca o caramujo na posição certa e dá uma boa porrada.
02:18
(Laughter)
31
138000
1000
(Risos)
02:19
So, I'll play it one more time.
32
139000
2000
Vou passar mais uma vez.
02:21
He wiggles it in place, tugs it with his nose, and smash.
33
141000
4000
Ele o coloca no lugar, arrasta com seu nariz, e esmaga.
02:25
And a few smashes later, the snail is broken open, and he's got a good dinner.
34
145000
7000
Depois de alguns golpes, a casca está quebrada e ele consegue uma boa janta.
02:32
So, the smasher raptorial appendage can stab with a point at the end,
35
152000
4000
O apêndice de ataque esmagador pode apunhalar com a ponta,
02:36
or it can smash with the heel.
36
156000
2000
ou pode esmagar com o calcanhar.
02:38
And today I'll talk about the smashing type of strike.
37
158000
3000
Hoje, vou falar sobre o golpe do tipo esmagador.
02:41
And so the first question that came to mind was,
38
161000
2000
E a primeira questão que surgiu foi,
02:43
well, how fast does this limb move?
39
163000
3000
quão rápido pode ser este movimento?
02:46
Because it's moving pretty darn fast on that video.
40
166000
3000
Porque já está bem rápido nesse vídeo.
02:49
And I immediately came upon a problem.
41
169000
3000
E imediatamente encontrei um problema.
02:52
Every single high-speed video system in the biology department
42
172000
3000
Cada um dos sistemas de vídeo em alta velocidade do departamento de biología
02:55
at Berkeley wasn't fast enough to catch this movement.
43
175000
4000
da Universidade de Berkeley não era rápido o suficiente para capturar este movimento.
02:59
We simply couldn't capture it on video.
44
179000
2000
Simplesmente não conseguíamos capturar em vídeo.
03:01
And so this had me stymied for quite a long period of time.
45
181000
3000
E ficamos nessa situação por bastante tempo.
03:04
And then a BBC crew came cruising through the biology department,
46
184000
3000
Então uma equipe da BBC cruzou pelo departamento de biologia,
03:07
looking for a story to do about new technologies in biology.
47
187000
5000
procurando uma história sobre novas tecnologias em biologia.
03:12
And so we struck up a deal.
48
192000
2000
Então fizemos um acordo.
03:14
I said, "Well, if you guys rent the high-speed video system
49
194000
2000
Eu disse, "Se vocês alugarem este sistema de vídeo em alta velocidade
03:16
that could capture these movements,
50
196000
2000
que possa capturar estes movimentos,
03:18
you guys can film us collecting the data."
51
198000
3000
vocês podem nos filmar coletando as informações."
03:21
And believe it or not, they went for it. (Laughter)
52
201000
2000
Acreditem ou não, eles toparam.
03:23
So we got this incredible video system. It's very new technology --
53
203000
4000
Assim conseguimos este sistema incrível de vídeo. Tecnologia muito recente --
03:27
it just came out about a year ago --
54
207000
2000
saiu cerca de um ano atrás --
03:29
that allows you to film at extremely high speeds in low light.
55
209000
5000
que permite filmar em velocidade altíssima com pouca luz.
03:34
And low light is a critical issue with filming animals,
56
214000
2000
E pouca luz é um problema crítico quando se filma animais,
03:36
because if it's too high, you fry them. (Laughter)
57
216000
3000
porque se a luz está muito forte, você os alarma.
03:39
So this is a mantis shrimp. There are the eyes up here,
58
219000
5000
Esta é a tamarutaca. Os olhos ficam aqui em cima,
03:44
and there's that raptorial appendage, and there's the heel.
59
224000
3000
e aqui está o apêndice de ataque, e aqui o calcanhar.
03:47
And that thing's going to swing around and smash the snail.
60
227000
3000
E essa coisa está saindo para golpear e esmagar o caramujo.
03:50
And the snail's wired to a stick,
61
230000
1000
E o caramujo está espetado numa vara,
03:51
so he's a little bit easier to set up the shot. And -- yeah.
62
231000
4000
então fica bem mais fácil para filmar. E -- sim.
03:55
(Laughter)
63
235000
2000
(Risos)
03:57
I hope there aren't any snail rights activists around here.
64
237000
3000
Espero que não haja nenhum ativista defensor dos direitos dos caramujos por perto.
04:00
(Laughter)
65
240000
2000
(Risos)
04:02
So this was filmed at 5,000 frames per second,
66
242000
5000
Isto foi filmado a 5.000 quadros por segundo,
04:07
and I'm playing it back at 15. And so this is slowed down 333 times.
67
247000
5000
e estou reproduzindo a 15. Então foi reduzido 333 vezes.
04:12
And as you'll notice, it's still pretty gosh darn fast
68
252000
3000
E como perceberam, ainda é danado de rápido
04:15
slowed down 333 times. It's an incredibly powerful movement.
69
255000
4000
reduzido 333 vezes. É um movimento incrivelmente poderoso.
04:19
The whole limb extends out. The body flexes backwards --
70
259000
3000
O membro todo se estende. O corpo flexiona para trás --
04:22
just a spectacular movement.
71
262000
3000
um movimento espetacular.
04:25
And so what we did is, we took a look at these videos,
72
265000
2000
O que fizemos, nós olhamos estes vídeos,
04:27
and we measured how fast the limb was moving
73
267000
2000
e mensuramos a rapidez que o membro se movia
04:29
to get back to that original question.
74
269000
2000
para voltar àquela primeira questão.
04:31
And we were in for our first surprise.
75
271000
3000
E tivemos nossa primeira surpresa.
04:34
So what we calculated was that the limbs were moving
76
274000
3000
Calculamos que os membros se moviam
04:37
at the peak speed ranging from 10 meters per second
77
277000
2000
em velocidades que variam de 10 metros por segundo
04:39
all the way up to 23 meters per second.
78
279000
2000
até 23 metros por segundo.
04:41
And for those of you who prefer miles per hour,
79
281000
2000
Para aqueles que preferem milhas por hora,
04:43
that's over 45 miles per hour in water. And this is really darn fast.
80
283000
5000
é acima de 45 milhas por hora na água. É realmente muito rápido.
04:48
In fact, it's so fast we were able to add a new point
81
288000
4000
De fato, é tão rápido que colocamos uma nova marca
04:52
on the extreme animal movement spectrum.
82
292000
3000
no espectro de movimentos extremos dos animais.
04:55
And mantis shrimp are officially the fastest measured feeding strike
83
295000
3000
E a tamarutaca tem oficialmente o golpe mais rápido medido
04:58
of any animal system. So our first surprise.
84
298000
4000
de qualquer grupo animal. Foi nossa primeira surpresa.
05:02
(Applause)
85
302000
1000
(Aplausos)
05:03
So that was really cool and very unexpected.
86
303000
3000
Isso foi muito legal e bem inesperado.
05:06
So, you might be wondering, well, how do they do it?
87
306000
3000
Vocês devem estar se perguntando, como elas fazem isso?
05:09
And actually, this work was done in the 1960s
88
309000
3000
Na verdade, esse trabalho foi feito nos anos 60
05:12
by a famous biologist named Malcolm Burrows.
89
312000
2000
por um famoso biólogo chamado Malcolm Burrows.
05:14
And what he showed in mantis shrimp is that they use
90
314000
3000
O que ele demonstrou nesses camarões é que eles usam
05:17
what's called a "catch mechanism," or "click mechanism."
91
317000
3000
o que se chama de mecanismo de trava, ou de clique.
05:20
And what this basically consists of is a large muscle
92
320000
4000
E que basicamente consiste em um grande músculo
05:24
that takes a good long time to contract,
93
324000
2000
que demora para se contrair,
05:26
and a latch that prevents anything from moving.
94
326000
3000
e um trinco que previne qualquer movimento.
05:29
So the muscle contracts, and nothing happens.
95
329000
2000
Assim o músculo contrai, e nada acontece.
05:31
And once the muscle's contracted completely, everything's stored up --
96
331000
3000
Uma vez que o músculo está totalmente contraído, com tudo dentro --
05:34
the latch flies upward, and you've got the movement.
97
334000
4000
o trinco sobe, e temos o movimento.
05:38
And that's basically what's called a "power amplification system."
98
338000
3000
Basicamente é o que se chama de um sistema de amplificação de força.
05:41
It takes a long time for the muscle to contract,
99
341000
2000
Demora bastante para o músculo se contrair,
05:43
and a very short time for the limb to fly out.
100
343000
2000
e muito pouco tempo para que o membro seja lançado.
05:45
And so I thought that this was sort of the end of the story.
101
345000
3000
Eu pensei que esse seria o fim da história.
05:48
This was how mantis shrimps make these very fast strikes.
102
348000
4000
Era assim que as tamarutacas faziam esses golpes tão velozes.
05:52
But then I took a trip to the National Museum of Natural History.
103
352000
4000
Mas então eu visitei o Museu Nacional de História Natural.
05:56
And if any of you ever have a chance,
104
356000
2000
Se alguém tiver a oportunidade,
05:58
backstage of the National Museum of Natural History
105
358000
2000
os bastidores do Museu Nacional de Histôria Natural
06:00
is one of the world's best collections of preserved mantis shrimp. And what --
106
360000
4000
tem uma das melhores coleções de tamarutacas preservadas. E que --
06:04
(Laughter)
107
364000
1000
(Risos)
06:05
this is serious business for me.
108
365000
2000
isso é muito sério pra mim.
06:07
(Laughter)
109
367000
1000
(Risos)
06:08
So, this -- what I saw, on every single mantis shrimp limb,
110
368000
5000
Então -- o que eu vi, em cada membro de tamarutaca,
06:13
whether it's a spearer or a smasher,
111
373000
2000
tanto da arpoadora como da esmagadora,
06:15
is a beautiful saddle-shaped structure
112
375000
2000
foi uma bonita estrutura em forma de sela
06:17
right on the top surface of the limb. And you can see it right here.
113
377000
4000
na parte superior do membro. Podem ver bem aqui.
06:21
It just looks like a saddle you'd put on a horse.
114
381000
2000
Parece bem uma sela que se colocaria em um cavalo.
06:23
It's a very beautiful structure.
115
383000
2000
É uma estrutura bem bonita.
06:25
And it's surrounded by membranous areas. And those membranous areas
116
385000
5000
E é cercada por áreas membranosas. E essas áreas
06:30
suggested to me that maybe this is some kind of dynamically flexible structure.
117
390000
4000
sugerem que talvez seja algum tipo de estrutura dinamicamente flexível.
06:34
And this really sort of had me scratching my head for a while.
118
394000
3000
Isso meio que me deixou coçando a cabeça por um tempo.
06:37
And then we did a series of calculations, and what we were able to show
119
397000
4000
Fizemos uma série de cálculos, e então pudemos demonstrar
06:41
is that these mantis shrimp have to have a spring.
120
401000
4000
que essas tamarutacas tinham que ter uma mola.
06:45
There needs to be some kind of spring-loaded mechanism
121
405000
3000
Tinha que ser algum tipo de mecanismo que acionado por uma mola
06:48
in order to generate the amount of force that we observe,
122
408000
2000
para poder gerar a quantidade de força que observamos,
06:50
and the speed that we observe, and the output of the system.
123
410000
3000
e a velocidade que observamos, e o resultado do sistema.
06:53
So we thought, OK, this must be a spring --
124
413000
3000
Então pensamos, OK, isto deve ser uma mola --
06:56
the saddle could very well be a spring.
125
416000
2000
a sela bem que pode ser uma mola.
06:58
And we went back to those high-speed videos again,
126
418000
2000
E voltamos aos vídeos em alta-velocidade,
07:00
and we could actually visualize the saddle compressing and extending.
127
420000
6000
e na verdade visualizamos a sela comprimindo e estendendo.
07:06
And I'll just do that one more time.
128
426000
3000
Vou passar mais uma vez.
07:09
And then if you take a look at the video --
129
429000
2000
Se vocês olharem o vídeo --
07:11
it's a little bit hard to see -- it's outlined in yellow.
130
431000
2000
é um pouco difícil de ver - está realçado em amarelo.
07:13
The saddle is outlined in yellow. You can actually see it
131
433000
2000
A sela está realçada em amarelo. Na verdade podem vê-la
07:15
extending over the course of the strike, and actually hyperextending.
132
435000
4000
se estendendo durante o percurso do golpe, na verdade se hiper-estendendo.
07:19
So, we've had very solid evidence showing
133
439000
2000
Assim, tínhamos evidências muito sólidas demonstrando
07:21
that that saddle-shaped structure actually compresses and extends,
134
441000
4000
que a estrutura em forma de sela na verdade comprimia e estendia,
07:25
and does, in fact, function as a spring.
135
445000
2000
e de fato, funciona como uma mola.
07:27
The saddle-shaped structure is also known as a "hyperbolic paraboloid surface,"
136
447000
5000
A sela também é conhecida como superfície parabolóide hiperbólica,
07:32
or an "anticlastic surface."
137
452000
2000
ou uma superfície anticlástica.
07:34
And this is very well known to engineers and architects,
138
454000
2000
Que é muita bem conhecida pelos engenheiros e arquitetos,
07:36
because it's a very strong surface in compression.
139
456000
3000
porque é uma superfície muito forte quando comprimida.
07:39
It has curves in two directions,
140
459000
2000
Ela tem curvas em duas direções,
07:41
one curve upward and opposite transverse curve down the other,
141
461000
3000
uma curva para cima e oposta transversalmente a outra,
07:44
so any kind of perturbation spreads the forces
142
464000
3000
assim qualquer tipo de perturbação espalha as forças
07:47
over the surface of this type of shape.
143
467000
3000
pela superfície deste tipo de forma.
07:50
So it's very well known to engineers, not as well known to biologists.
144
470000
4000
Bem conhecida pelos engenheiros, mas não muito pelos biólogos.
07:54
It's also known to quite a few people who make jewelry,
145
474000
4000
É também conhecida por alguns joalheiros,
07:58
because it requires very little material
146
478000
3000
porque requer bem pouco material
08:01
to build this type of surface, and it's very strong.
147
481000
3000
para construir este tipo de superfície, e é muito forte.
08:04
So if you're going to build a thin gold structure,
148
484000
2000
Se você vai construir uma estrutura de ouro fina,
08:06
it's very nice to have it in a shape that's strong.
149
486000
2000
é muito bom ter um formato que seja forte.
08:08
Now, it's also known to architects. One of the most famous architects
150
488000
5000
E é também conhecida pelos arquitetos. Um dos mais famosos
08:13
is Eduardo Catalano, who popularized this structure.
151
493000
3000
é Eduardo Catalano, que popularizou esta estrutura.
08:16
And what's shown here is a saddle-shaped roof that he built
152
496000
3000
E o que temos aqui é um teto em forma de sela que ele construiu
08:19
that's 87 and a half feet spanwise.
153
499000
4000
com cerca de 26 metros de largura.
08:23
It's two and a half inches thick, and supported at two points.
154
503000
3000
Tem pouco mais de 6 cm de espessura, e dois apoios.
08:26
And one of the reasons why he designed roofs this way is because it's --
155
506000
5000
Um dos motivos para ele projetar tetos assim é porque --
08:31
he found it fascinating that you could build such a strong structure
156
511000
4000
ele achou fascinante que se pudesse construir um estrutura tão forte
08:35
that's made of so few materials and can be supported by so few points.
157
515000
4000
feita de tão poucos materiais e sustentada por tão poucos apoios.
08:39
And all of these are the same principles that apply
158
519000
4000
E estes são os mesmos princípios que se aplicam
08:43
to the saddle-shaped spring in stomatopods.
159
523000
2000
à mola em forma de sela nos estomatópodes.
08:45
In biological systems it's important not to have a whole lot
160
525000
3000
Em sistemas biológicos é importante não precisar
08:48
of extra material requirements for building it.
161
528000
3000
de muito material extra para se construir.
08:51
So, very interesting parallels between the biological
162
531000
3000
Paralelos muito interessantes entre o mundo da biología
08:54
and the engineering worlds. And interestingly, this turns out --
163
534000
4000
e o da engenharia. E o mais interessante, acabou sendo --
08:58
the stomatopod saddle turns out to be the first
164
538000
2000
o estomatópode acabou sendo a primeira mola
09:00
described biological hyperbolic paraboloid spring.
165
540000
3000
parabolóide hiperbólica biológica já descrita.
09:03
That's a bit long, but it is sort of interesting.
166
543000
3000
É um pouco longo, mas é interessante.
09:06
So the next and final question was, well, how much force
167
546000
3000
Assim, a próxima e última questão era, bem, quanta força
09:09
does a mantis shrimp produce if they're able to break open snails?
168
549000
4000
uma tamarutaca produz se ela consegue quebrar uma casca de caramujo?
09:13
And so I wired up what's called a load cell.
169
553000
2000
Então eu preparei o que se chama uma célula de carga.
09:15
A load cell measures forces, and this is actually
170
555000
2000
Uma célula de carga mede forças, e na verdade é
09:17
a piezoelectronic load cell that has a little crystal in it.
171
557000
3000
uma célula piezoeletrônica com um pequeno cristal por dentro.
09:20
And when this crystal is squeezed, the electrical properties change
172
560000
4000
Quando este cristal é pressionado, suas propriedades elétricas mudam
09:24
and it -- which -- in proportion to the forces that go in.
173
564000
2000
na proporção das forças que entram.
09:26
So these animals are wonderfully aggressive,
174
566000
3000
Assim estes animais são maravilhosamente agressivos,
09:29
and are really hungry all the time. And so all I had to do
175
569000
3000
e famintos o tempo todo. Tudo o que tive de fazer
09:32
was actually put a little shrimp paste on the front of the load cell,
176
572000
3000
foi grudar esse camarãozinho na frente da célula,
09:35
and they'd smash away at it.
177
575000
2000
e eles a bateram.
09:37
And so this is just a regular video of the animal
178
577000
4000
E este é um vídeo comum do animal
09:41
just smashing the heck out of this load cell.
179
581000
3000
arrebentando toda a célula de carga.
09:44
And we were able to get some force measurements out.
180
584000
3000
E agora podiamos tirar algumas medições de força.
09:47
And again, we were in for a surprise.
181
587000
2000
E novamente, fomos pegos de surpresa.
09:49
I purchased a 100-pound load cell, thinking,
182
589000
2000
Eu adquiri uma célula com limite de até 45 kg, pensando,
09:51
no animal could produce more than 100 pounds at this size of an animal.
183
591000
4000
nenhum animal deste porte poderia produzir mais que 45 kg de força.
09:55
And what do you know? They immediately overloaded the load cell.
184
595000
2000
Não podia saber, eles imediatamente sobrecarregaram a célula.
09:57
So these are actually some old data
185
597000
2000
Estas são na verdade uns dados antigos
09:59
where I had to find the smallest animals in the lab,
186
599000
2000
onde tive que encontrar os menores animais do laboratório,
10:01
and we were able to measure forces of well over 100 pounds
187
601000
3000
e éramos capazes de medir forças de mais de 45 kg
10:04
generated by an animal about this big.
188
604000
3000
geradas por um animal deste tamanho.
10:07
And actually, just last week I got a 300-pound load cell
189
607000
2000
Na verdade, só semana passada consegui uma célula para medir até 140 kg
10:09
up and running, and I've clocked these animals generating
190
609000
3000
funcionando, e medimos estes animais gerando
10:12
well over 200 pounds of force.
191
612000
2000
mais de 90 kg de força.
10:14
And again, I think this will be a world record.
192
614000
3000
De novo, penso que será um recorde mundial.
10:17
I have to do a little bit more background reading,
193
617000
2000
Tenho que fazer mais algumas medições,
10:19
but I think this will be the largest amount of force produced
194
619000
3000
mas penso que será a maior soma de energia produzida
10:22
by an animal of a given -- per body mass. So, really incredible forces.
195
622000
5000
por um animal dada a sua massa corporal. Forças incríveis mesmo.
10:27
And again, that brings us back to the importance of that spring
196
627000
3000
Isso nos leva de volta a importância daquela mola
10:30
in storing up and releasing so much energy in this system.
197
630000
4000
para armazenar e liberar tanta energia neste sistema.
10:34
But that was not the end of the story.
198
634000
2000
Mas esse não foi o final da história.
10:36
Now, things -- I'm making this sound very easy, this is actually a lot of work.
199
636000
3000
Falando assim parece fácil, mas é bastante trabalho.
10:39
And I got all these force measurements,
200
639000
2000
Eu tinha todas essas medições de força,
10:41
and then I went and looked at the force output of the system.
201
641000
4000
então passei a observar a força liberada pelo sistema.
10:45
And this is just very simple -- time is on the X-axis
202
645000
3000
É bem simples -- tempo está no eixo X
10:48
and the force is on the Y-axis. And you can see two peaks.
203
648000
3000
e a força no eixo Y. Vocês podem ver dois picos.
10:51
And that was what really got me puzzled.
204
651000
4000
E isso me deixou muito intrigada.
10:55
The first peak, obviously, is the limb hitting the load cell.
205
655000
3000
O primeiro pico, obviamente, é o membro atingindo a célula.
10:58
But there's a really large second peak half a millisecond later,
206
658000
6000
Mas há um grande segundo pico meio milissegundo após,
11:04
and I didn't know what that was.
207
664000
2000
e eu não sabia o que podia ser.
11:06
So now, you'd expect a second peak for other reasons,
208
666000
3000
Poderia se esperar um segundo pico por outras razões,
11:09
but not half a millisecond later.
209
669000
2000
mas não meio milissegundo depois.
11:11
Again, going back to those high-speed videos,
210
671000
2000
Novamente, de volta aos vídeos de alta-velocidade,
11:13
there's a pretty good hint of what might be going on.
211
673000
4000
existe uma boa dica do que poderia ser.
11:17
Here's that same orientation that we saw earlier.
212
677000
2000
Aqui está na mesma orientação que vimos antes.
11:19
There's that raptorial appendage -- there's the heel,
213
679000
3000
O apêndice de ataque -- o calcanhar,
11:22
and it's going to swing around and hit the load cell.
214
682000
3000
que está se lançando para atingir a célula.
11:25
And what I'd like you to do in this shot is keep your eye on this,
215
685000
3000
E eu gostaria que nesta tomada, vocês mantivessem os olhos nisto,
11:28
on the surface of the load cell, as the limb comes flying through.
216
688000
5000
na superfície da célula, enquanto o membro vai se aproximando.
11:33
And I hope what you are able to see is actually a flash of light.
217
693000
5000
Espero que consigam ver o que na verdade é um flashe de luz.
11:38
Audience: Wow.
218
698000
2000
Audiência: Uau.
11:40
Sheila Patek: And so if we just take that one frame, what you can actually see there
219
700000
4000
Sheila Patek: Se nós pegarmos este quadro, o que se pode ver ali
11:44
at the end of that yellow arrow is a vapor bubble.
220
704000
3000
ao final da seta amarela é uma bolha de vapor.
11:47
And what that is, is cavitation.
221
707000
2000
E o que é? É cavitação.
11:49
And cavitation is an extremely potent fluid dynamic phenomenon
222
709000
4000
E cavitação é um fenômeno fluidodinâmico extremamente potente
11:53
which occurs when you have areas of water
223
713000
3000
que ocorre quando se tem áreas de aǵua
11:56
moving at extremely different speeds.
224
716000
2000
movendo-se em velocidades extremamente diferentes.
11:58
And when this happens, it can cause areas of very low pressure,
225
718000
4000
Quando acontece, pode ocorrer áreas de pressão muito baixa,
12:02
which results in the water literally vaporizing.
226
722000
3000
que resultam em água literalmente vaporizada.
12:05
And when that vapor bubble collapses, it emits sound, light and heat,
227
725000
4000
E quando essa bolha explode, ela emite som, luz e calor,
12:09
and it's a very destructive process.
228
729000
2000
e é um processo muito destrutivo.
12:11
And so here it is in the stomatopod. And again, this is a situation
229
731000
5000
E está no estomatópode. Novamente, é uma situação
12:16
where engineers are very familiar with this phenomenon,
230
736000
3000
onde engenheiros estão bem familiarizados com o fenômeno,
12:19
because it destroys boat propellers.
231
739000
2000
porque ele destrói propulsores de barco.
12:21
People have been struggling for years to try and design
232
741000
3000
Pessoas lutaram por anos para testar e projetar
12:24
a very fast rotating boat propeller that doesn't cavitate
233
744000
4000
um propulsor de alta rotação que não cause cavitação
12:28
and literally wear away the metal and put holes in it,
234
748000
2000
e literalmente rasgue o metal e faça buracos nele,
12:30
just like these pictures show.
235
750000
2000
como mostram estas fotos.
12:32
So this is a potent force in fluid systems, and just to sort of take it one step further,
236
752000
9000
Então é uma força potente em sistemas de fluídos, e só para nos adiantar um paso a frente,
12:41
I'm going to show you the mantis shrimp approaching the snail.
237
761000
3000
mostrarei a tamarutaca se aproximando do caramujo.
12:44
This is taken at 20,000 frames per second, and I have to give
238
764000
4000
Isto foi obtido a 20.000 quadros por segundo e o crédito vai
12:48
full credit to the BBC cameraman, Tim Green, for setting this shot up,
239
768000
4000
todo para o câmera da BBC, Tim Green, por preparar esta tomada,
12:52
because I could never have done this in a million years --
240
772000
3000
porque eu nunca podería ter feito isso nem num milhão de anos.
12:55
one of the benefits of working with professional cameramen.
241
775000
3000
Uma das vantagens de se trabalhar com profissionais.
12:58
You can see it coming in, and an incredible flash of light,
242
778000
4000
Podem vê-la se aproximando, e um incrível flashe de luz,
13:02
and all this cavitation spreading over the surface of the snail.
243
782000
4000
e toda a cavitação espalhando-se pela superfícíe do caramujo.
13:06
So really, just an amazing image,
244
786000
3000
De verdade, uma imagem estupenda,
13:09
slowed down extremely, to extremely slow speeds.
245
789000
4000
extremamente desacelarada, para uma velocidade muito lenta.
13:13
And again, we can see it in slightly different form there,
246
793000
3000
De novo, podemos ver ligeiramente diferente daqui,
13:16
with the bubble forming and collapsing between those two surfaces.
247
796000
4000
com a bolha se formando e explodindo entre as duas superfícies.
13:20
In fact, you might have even seen some cavitation going up the edge of the limb.
248
800000
5000
Vocês devem ter visto alguma cavitação subindo ao final do membro.
13:25
So to solve this quandary of the two force peaks:
249
805000
3000
Para resolver essa charada de dois picos de força:
13:28
what I think was going on is: that first impact is actually
250
808000
2000
o que eu penso que ocorre é, o primeiro impacto na verdade
13:30
the limb hitting the load cell, and the second impact is actually
251
810000
3000
é o membro acertando a célula, e o segundo na verdade
13:33
the collapse of the cavitation bubble.
252
813000
2000
é o estouro da bolha de cavitação.
13:35
And these animals may very well be making use of
253
815000
3000
Estes animais podem muito bem fazer uso de
13:38
not only the force and the energy stored with that specialized spring,
254
818000
4000
não só da força e energia armazenadas em sua mola especializada,
13:42
but the extremes of the fluid dynamics. And they might actually be
255
822000
4000
mas dos limites da dinâmica de fluídos. E na verdade podem
13:46
making use of fluid dynamics as a second force for breaking the snail.
256
826000
4000
usar a dinâmica de fluídos como segunda força para quebrar a casca.
13:50
So, really fascinating double whammy, so to speak, from these animals.
257
830000
6000
Uma paulada dupla, por assim dizer, vinda desses animais.
13:56
So, one question I often get after this talk --
258
836000
2000
Algo que sempre me pedem após esta conversa --
13:58
so I figured I'd answer it now -- is, well, what happens to the animal?
259
838000
3000
presumo que tenho que responder agora -- é, o que acontece com o animal?
14:01
Because obviously, if it's breaking snails,
260
841000
3000
Porque obviamente, se ele quebra cascas,
14:04
the poor limb must be disintegrating. And indeed it does.
261
844000
3000
o pobre membro deve estar se desintegrando, E de fato está.
14:07
That's the smashing part of the heel on both these images,
262
847000
3000
Esta é a parte que esmaga em ambas as imagens,
14:10
and it gets worn away. In fact, I've seen them wear away
263
850000
2000
e que se desgasta. De fato, temos visto elas desgastarem
14:12
their heel all the way to the flesh.
264
852000
2000
o calcanhar até a carne.
14:14
But one of the convenient things about being an arthropod
265
854000
3000
Mas uma das coisas convenientes de ser um artrópode
14:17
is that you have to molt. And every three months or so
266
857000
3000
é que tem a fase da muda. E a cada cerca de três meses
14:20
these animals molt, and they build a new limb and it's no problem.
267
860000
5000
esses animais mudam, e constroem um novo membro e pronto.
14:25
Very, very convenient solution to that particular problem.
268
865000
4000
Uma solução muito conveniente para este tipo de problema.
14:29
So, I'd like to end on sort of a wacky note.
269
869000
5000
Gostaria de terminar com uma nota meia doida.
14:34
(Laughter)
270
874000
3000
(Risos)
14:37
Maybe this is all wacky to folks like you, I don't know.
271
877000
4000
Talvez tudo tenha sido doido pra vocês, não sei.
14:41
(Laughter)
272
881000
1000
(Risos)
14:42
So, the saddles -- that saddle-shaped spring --
273
882000
3000
As selas, essa mola em forma de sela --
14:45
has actually been well known to biologists for a long time,
274
885000
4000
na verdade era bem conhecida dos biólogos já faz tempo,
14:49
not as a spring but as a visual signal.
275
889000
4000
não como uma mola mas como um sinal.
14:53
And there's actually a spectacular colored dot
276
893000
2000
Na verdade há um espetacular ponto colorido
14:55
in the center of the saddles of many species of stomatopods.
277
895000
6000
no centro das selas de muitas espécies de estomatópodes.
15:01
And this is quite interesting, to find evolutionary origins
278
901000
3000
E é bem interessante, encontrar origens evolucionárias
15:04
of visual signals on what's really, in all species, their spring.
279
904000
6000
de sinais visuais no que de fato, em todas as espécies, é sua mola.
15:10
And I think one explanation for this could be
280
910000
2000
Penso que uma explicação nos levaria
15:12
going back to the molting phenomenon.
281
912000
2000
de volta ao fenômeno da muda.
15:14
So these animals go into a molting period where they're
282
914000
3000
Estes animais passam por um período de muda onde
15:17
unable to strike -- their bodies become very soft.
283
917000
3000
não podem atacar -- seus corpos tornam-se muito macios.
15:20
And they're literally unable to strike or they will self-destruct.
284
920000
3000
E eles literalmente estão incapazes de golpear ou se auto-destroem.
15:23
This is for real. And what they do is, up until that time period
285
923000
7000
Sério. E o que eles fazem é, enquanto não chega o período
15:30
when they can't strike, they become really obnoxious and awful,
286
930000
3000
em que não podem golpear, eles se tornam rudes e desagradáveis,
15:33
and they strike everything in sight; it doesn't matter who or what.
287
933000
4000
e atacam tudo pela frente, não importa quem ou que seja.
15:37
And the second they get into that time point when they can't strike any more,
288
937000
4000
E no segundo em que atingem o ponto em que não podem mais atacar,
15:41
they just signal. They wave their legs around.
289
941000
3000
eles sinalizam. Eles acenam com suas pernas.
15:44
And it's one of the classic examples in animal behavior of bluffing.
290
944000
4000
Este é um dos exemplos clássicos do comportamento animal de blefe.
15:48
It's a well-established fact of these animals
291
948000
2000
É um fato bem estabelecido que estes animais
15:50
that they actually bluff. They can't actually strike, but they pretend to.
292
950000
4000
na verdade blefam. Eles não podem atacar, mas eles fingem.
15:54
And so I'm very curious about whether those colored dots
293
954000
2000
E eu estou muito curiosa pra saber se esses pontos coloridos
15:56
in the center of the saddles are conveying some kind of information
294
956000
4000
no centro das selas estão transmitindo algum tipo de informação
16:00
about their ability to strike, or their strike force,
295
960000
3000
sobre sua habilidade de atacar, ou sua força de ataque,
16:03
and something about the time period in the molting cycle.
296
963000
3000
e algo sobre o período de tempo no ciclo da muda.
16:06
So sort of an interesting strange fact to find a visual structure
297
966000
5000
É interessante e estranho encontrar uma estrutura visual
16:11
right in the middle of their spring.
298
971000
3000
bem no meio de suas molas.
16:14
So to conclude, I mostly want to acknowledge my two collaborators,
299
974000
5000
Para terminar, mais que tudo quero reconhecer meus dois colaboradores,
16:19
Wyatt Korff and Roy Caldwell, who worked closely with me on this.
300
979000
3000
Wyatt Korff e Roy Caldwell, que trabalharam junto comigo.
16:22
And also the Miller Institute for Basic Research in Science,
301
982000
3000
Também o Instituto Miller de Pesquisa Fundamental em Ciência,
16:25
which gave me three years of funding to just do science all the time,
302
985000
4000
que me deu três anos de verbas para fazer ciência o tempo todo,
16:29
and for that I'm very grateful. Thank you very much.
303
989000
3000
e pelo qual sou muito grata. Muito obrigada a todos.
16:32
(Applause)
304
992000
1000
(Aplausos)
Sobre este site

Este site apresentará a você vídeos do YouTube que são úteis para o aprendizado do inglês. Você verá aulas de inglês ministradas por professores de primeira linha de todo o mundo. Clique duas vezes nas legendas em inglês exibidas em cada página de vídeo para reproduzir o vídeo a partir daí. As legendas rolarão em sincronia com a reprodução do vídeo. Se você tiver algum comentário ou solicitação, por favor, entre em contato conosco usando este formulário de contato.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7