What Do Insects Do When Nature Calls? | Saad Bhamla | TED

Tradutor: Nadia Tira Revisora: Ilayda Gokgoz

I love bugs.

Adoro insetos.

I think of them as nature’s tiny engineers

Penso neles como os pequenos engenheiros da Natureza,

because they come up with the most extraordinary and incredible solutions

porque eles arranjam as soluções mais extraordinárias e incríveis

to life’s problems.

para os problemas da vida.

And I just love observing them

E adoro observá-los,

because they're so full of surprises and curiosities.

porque são cheios de surpresas e curiosidades.

During my career, I studied spiders that use their webs as a slingshot

Na minha carreira, estudei aranhas que usam as suas teias como fisgas

to capture prey deep in the Amazon rainforest,

para capturar as presas nas profundezas da floresta da Amazónia,

worms that tangle up with each other

minhocas que se emaranham entre si

and form knots to form these shape-shifting blobs

e formam nós para criarem estas manchas que mudam de forma

to survive in harsh environments such as sewers and caves,

para sobreviverem em ambientes hostis como esgotos e cavernas,

and tiny aquatic beetles that bring their own scuba gear when they dive,

e pequenos escaravelhos aquáticos que levam equipamentos quando mergulham

on their butts.

nos seus rabos.

But today, I'm going to tell you a story

Mas hoje vou contar-vos uma história

about one of nature's most extraordinary engineers

sobre um dos engenheiros mais extraordinários da Natureza

that pushes the limits of fluid mechanics and bioengineering

que puxam os limites da mecânica dos fluidos e da bioengenharia

and, arguably, solves their number one problem --

e, podemos defender, que resolve o seu problema número um -

how insects pee.

como é que os insetos urinam.

A few years ago, my student, Elio Challita, and I

Há uns anos, o meu aluno, Elio Challita, e eu,

observed this tiny insect having a private moment

observamos este pequeno inseto a ter um momento privado

in our own backyards in Atlanta,

no nosso quintal em Atlanta,

and we couldn't believe our eyes.

e não conseguíamos acreditar.

This insect was peeing for hours,

Este inseto passou horas a urinar,

and it was so quick we could barely see it.

era saia de forma tão rápida que não conseguíamos ver.

And we were blown away -- we had never seen anything like this.

E ficamos espantados - nunca tínhamos visto algo assim.

We had never seen an insect pee.

Nunca vimos um inseto urinar.

So today, I'm going to tell you how insects pee,

Por isso, hoje vou falar-vos de como os insetos urinam,

why they pee so much and in this way,

por que urinam tanto e o fazem desta forma,

and finally, why you should care about insect pee.

e por fim, por que nos devíamos importar com a urina de insetos.

(Laughter)

(Risos)

So sit back and relax -- you're in for a treat.

Recostem-se e relaxem - vão gostar disto.

(Laughter and applause)

(Risos e aplausos)

(Laughs) So one of the first things we had to discuss

(Ri-se) Uma das primeiras coisas de que temos de falar

is "Wait a second -- insects pee?"

é, “Espera, os insetos urinam?”

And it turns out that almost all insects pee,

E acontece que quase todos os insetos urinam,

in one form or another.

de uma forma ou doutra.

It's a closed system -- what goes in must come out.

É um sistema fechado - o que entrou tem de sair.

But the protagonist of today's story, Homalodisca vitripennis,

O protagonista da história de hoje - o Homalodisca vitripennis,

or a glassy-winged sharpshooter --

ou uma cigarra de asas de vidro -

isn't it gorgeous?

não é lindo?

You can see where it gets its name from, it's got these transparent wings.

Podem ver onde foi buscar esse nome, tem estas asas transparentes.

This insect specializes in feeding on xylem fluid from plants.

Este inseto especializa-se em se alimentar do fluido da xilema das plantas.

It’s a sapsucker.

Suga seiva.

But I think of it as a plant's mosquito.

Gosto de pensar que é o mosquito das plantas.

And just after a mosquito sucks your blood,

Tal como depois de um mosquito vos suga o sangue

it leaves behind a parting gift --

deixa-vos uma prenda -

so do these sharpshooters

as cigarras também o faz

that spread bacteria into these plants,

que espalha bactérias no interior destes plantas,

and it causes devastating and deadly diseases in plants,

que causam doenças devastaras e letais para estas plantas,

killing them.

matando-as.

This is a huge problem in agriculture, including here in California,

Isto é um problema enorme na agricultura, incluindo na Califórnia,

where it caused millions of dollars in damage to vineyards.

onde causam danos de milhões de dólares nas vinhas.

And you can appreciate what they lack in size,

E podem perceber que o que lhes falta em tamanho,

they make up in numbers.

compensam em número.

This is what millions of insects feeding and peeing looks like.

Isto é o que milhões de insetos a alimentarem-se e urinarem parece.

If only this woman knew where that water was coming from.

Se ao menos esta mulher soubesse de onde vem esta água.

(Laughter)

(Risos)

Now, don't worry, this insect's pee is just water.

Não se preocupem, a urina deste inseto é apenas água.

And so for the first time, I'm going to show you this behavior,

E vou mostrar-vos pela primeira vez este comportamento,

slowed down with our high-speed cameras,

abrandado com as nossas câmaras de alta velocidade,

and this is what we discovered.

foi isto que descobrimos.

We realized that this insect forms a droplet of pee,

Percebemos que este inseto forma uma gota de urina,

and then it flings them at extreme accelerations,

e depois lança-a a grandes velocidades,

of 40 g-forces.

de 40g.

That's 40 times faster than the sprint of a cheetah.

Isso é 40 vezes mais rápido que a corrida de uma chita.

These insects are really packing a punch from their butts.

Estes insetos têm mesmo muita força.

And we wanted to under-- (Laughs)

E queríamos per- (Ri-se)

We wanted to take a closer look at this flicker,

Queríamos analisar esta catapulta,

so we put this insect and took a look under a microscope at its business end,

por isso pusemos este inseto e observamos a sua parte traseira num microscópio,

and this beautiful structure has a scientific name:

E esta bela estrutura tem um nome cientifico:

it's called a butt flicker.

Chama-se uma catapulta do rabo.

(Laughter)

(Risos)

And this is what we discovered.

E foi isto que descobrimos.

We realized that this insect had evolved springs and latches,

Percebemos que este inseto desenvolveu molas e trincos,

just like a catapult, so that it could efficiently hurl its droplets of pee,

como uma catapulta, para puder lançar eficazmente as suas gotas de urina,

repeatedly, at these high accelerations.

repetidamente, a altas velocidades.

Now, we wanted to measure the speed at which this flicker was moving,

Queríamos medir a que velocidade esta catapulta e as gotas

and the droplets,

se moviam,

so we measured the speed of both the droplets and the flicker.

por isso medimos as velocidades das gotas e da catapulta.

And this is where we made a puzzling observation.

E foi ai que observamos algo intrigante.

The speed of the droplets in the air was faster than the flicker.

A velocidade das gotas no ar era maior que a da catapulta.

So if you take a ratio of that, we were expecting it to be 100 percent,

Se olharem para este rácio, esperávamos que fosse de 100 porcento,

but turns out that the speed of the droplets

mas afinal a velocidade das gotas

are about 150 to 200 [percent] faster than the flicker itself.

é cerca de 150 a 200 porcento maior que a da catapulta.

This is why this is counterintuitive:

É por isso que isto é contraintuitivo:

imagine a Yankees baseball player throwing a ball at 100 miles an hour.

imaginem um jogador de beisebol dos Yankees atira a bola a 160km/h.

At some point during that throw,

A certa altura do lançamento,

their hands and fingers are moving at 100 miles an hour.

as suas mãos e dedos estariam a mover-se a 160 km/h.

Say an amateur ballplayer throws a ball at 50 miles an hour,

Pensem que um jogador amador atira uma bola a 80 km/h,

and if you measure the speed of the ball

e se medirem a velocidade da bola

and it's 100 miles an hour in midair,

e está a voar a 160 km/h,

we’d be surprised -- where would that extra speed come from, right?

ficariam surpreendidos, de onde vem essa velocidade extra, certo?

This is exactly what these insects are doing.

É isto que estes insetos estão a fazer.

So to solve this puzzle, we went back and looked at our videos.

Para resolver o puzzle, tivemos de voltar e analisar os vídeos.

And we’ll play this a couple of times --

e vamos mostrá-los um par de vezes -

see if you can figure this out.

vejam se conseguem perceber.

Did you catch it?

Viram?

Let me grab a frame.

Deixem-me mostrar uma imagem.

We realized that unlike a baseball that’s rigid ...

Percebemos que ao contrário da bola, que é rija,

due to surface tension, these tiny droplets are squishy,

por causa da tensão da superfície, estas pequenas gotas são moles,

and we had an “aha” moment.

tivemos um momento de eureca.

We were wondering if this insect is storing energy

Perguntávamo-nos se este inseto estaria a armazenar energia

due to the surface tension just before launch.

por causa da tensão de superfície mesmo antes do lançamento.

And to test this, we did, naturally, what any of us would do --

E para testar isto, fizemos, claro o que qualquer um de nós faria -

we converted our kitchen tables into a lab to test this.

transformamos as nossas mesas da cozinha em laboratórios.

So now, we're going to place droplets on a speaker,

Agora, vamos colocar as gotas num altifalante,

to squish them at high speeds,

para as esguichar a alta velocidade,

and this is what we discovered.

e foi isto que descobrimos.

We realized that water that flows in our faucets like a liquid,

Percebemos que a água que corre nas nossas torneiras como um líquido,

at these tiny scales, due to surface tension,

nestas escalas pequenas, devido à tensão de superfície,

with the right timing, can get a kick, store energy,

com o timing certo, pode ter o incentivo, armazenar energia

and if you time it just right,

e se o fizerem na altura certa,

you can launch these off at extremely high speeds,

podemos lançá-la a velocidades extremamente altas,

just like a child on a trampoline.

como uma criança num trampolim.

And to test this idea of timing, we even built a catapult.

E para testar esta ideia do timing, até construímos uma catapulta.

Our should I say a "cata-pee"?

Deveria chamar-la “cata-xixi”?

(Laughter)

(Risos)

And it reinforced this idea: too slow, the droplets don’t go off,

E reforçou esta ideia: muito lentamente, as gotas não são lançadas,

and then if you move at the right speed, you've flung this.

mas se a moverem à velocidade certa, lançam isto.

So I've told you today

Disse-vos hoje

how these insects use this catapulting structure

como insetos usam esta estrutura da catapultar

to store energy and surface tension

para armazenar energia e tensão de superfície

and throw these droplets at record-breaking speeds

e lançar estas gotas a velocidades recorde

to be, really, number one ...

para serem números um

at number one.

a fazerem o número um.

(Laughs) But why have these insects evolved this remarkable ability?

(Ri-se) Mas porque é que estes insetos

evoluíram para ter esta habilidade notável?

And there are two reasons for this.

Existem duas razões.

Number one is they are on a zero-calorie diet.

A primeira é que estão numa dieta de zero calorias.

These tiny bugs are feeding from the xylem fluid

Estes pequenos insetos alimentam-se de fluido xilema

that comes up through the roots, through the soil,

que sobe através das raízes, através do solo,

and goes to the rest of the plant.

e espalha-se pelo resto da planta.

It's very, very poor in nutrients --

É muito, muito pobre em nutrientes -

it's just water and some minerals.

é apenas água e alguns minerais.

This is unlike the phloem fluid, which is rich in sugar,

Ao contrário de fluido floema, que é rico em açúcar,

coming through photosynthesis at the leaves

originando da fotossíntese das folhas

and going through the rest of the plant.

e espalhando-se pelo o resto da planta.

This is akin to a human

É o mesmo que um humano

purely sustaining themselves on a diet of diet lemonade.

alimentar-se só de limonada sem açúcar.

Very low energy source --

Fonte baixa em energia -

you'd have to constantly drink, but you'd have to constantly pee as well.

estariam constantemente a beber, mas também teriam de urinar constantemente.

This still doesn't explain why these insects pee in droplets,

Isto ainda não explica por que estes animais urinam gotas,

and not in jets, like you and I would,

e não jatos, como vocês e eu faríamos,

if you were to take a bio break.

se parássemos para ir à casa de banho.

Let's take a look at cicadas.

Vamos analisar as cigarras.

These are the cousins of these sharpshooters.

Estes insetos são primos.

They're also xylem fluid feeders ...

Também se alimentam de fluido xilema,

and they pee in jets.

e urinam em jato.

(Laughter)

(Risos)

I love this video.

Adoro este vídeo.

This shows cicadas doing two of their favorite things

Mostra-nas a fazerem duas das suas coisas favoritas

when they come out of hibernation --

quando saiam da hibernação -

singing at the top of their lungs and peeing in the wind.

cantar a plenos plumões e urinar ao vento.

(Laughter)

(Risos)

And the second reason why these insects pee in droplets is size --

E a segunda razão por que estes insetos urinam gotas é tamanho

these things are tiny, they're smaller than my pinky.

Estas coisas são pequenas, mais pequenas que o meu dedo mindinho.

In fact, the surface tension that enables them to store energy

De facto, a tensão de superfície que as permite armazenar energia

in these droplets to launch

nestas gotas para as lançar

is actually an impediment,

é, na verdade, um entrave,

because gravity doesn't matter,

porque a gravidade não importa,

and surface tension sticks these droplets to their bodies.

e a tensão de superfície prende gotas ao seus corpos

So they actually have to flick these droplets away --

Por isso, têm de atirar as gotas para longe -

it's actually very difficult for these tiny bugs to pee.

É na verdade muito difícil para estes pequenos insetos urinar.

And that's why I just love studying bugs.

É por isso que adoro estudar insetos.

This tiny engineer has figured out how to survive on barely just water

Este pequeno engenheiro criou uma forma de sobreviver apenas com água

through the xylem fluid.

do fluido xilema.

And it’s figured out to do so, it has to drink a lot,

E percebeu que para o fazer, tem de beber muito,

and pee a lot.

e urinar muito.

In that sense, it's not so different from other engineers I know

Neste sentido, não é diferente doutros engenheiros que conheço

on a Friday night at a bar.

à sexta-feira num bar.

(Laughter)

(Risos)

But to do so,

Mas para o fazer,

it’s figured out it had to evolve this catapulting structure

percebeu que teve de criar esta estrutura de catapultar

and fling these droplets at high speeds.

e atira estas gotas a alta velocidade.

And that’s why I always tell my students when we explore new bugs,

É por isso que digo aos meus alunos quando exploramos novos insetos,

"It's not a bug, it's a feature."

“Não é um erro, é uma característica.”

(Laughter)

(Risos)

(Applause)

(Aplausos)

OK, so why should you care about insect pee,

Por que se devem importar com urina de inseto,

and what’s the practical application of this work?

e qual é a aplicação prática deste trabalho?

Maybe, maybe one day,

Talvez um dia,

these ideas, these principles could help us design

estas ideias, estes princípios podem ajudarem-nos a criar

more efficient water-ejector systems

sistemas de ejeção de água eficientes

for our smartphones, our watches and hearing aids.

para os nossos smartphones, relógios e aparelhos auditivos.

But I have to be honest,

Mas tenho de ser honesto,

that's not really why I've obsessed over insect pee

não é por isso que tenho estado obcecado por urina de inseto

for the last four years.

nos últimos quatro anos.

I do this because when I share my work with kids,

faço-o porque quando partilho o meu trabalho com crianças,

it ignites their curiosity.

a sua curiosidade fica acesa.

When I talk about insect pee, it makes their eyes light up.

Quando falo de urina de inseto, faço os seus olhos brilhar.

They laugh, they run around in their backyards,

Riem-se, correm pelos seus quintais,

looking at bugs and asking questions.

a observar insetos e a fazerem perguntas.

It reminds them and us that we can discover marvelous in the mundane,

Relembra-nos que podemos descobrir maravilhas nas coisas comuns,

even in our own backyards.

até mesmo nos nossos quintais.

We just have to look closely.

Só temos de olhar com mais atenção.

Thank you so much.

Muito obrigado.

(Cheers and applause)

(Vivas e aplausos)

I've got to go pee.

Tenho de ir fazer xixi.