Sheila Patek: Measuring the fastest animal on earth

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TED


Por favor, faça duplo clique nas legendas em inglês abaixo para reproduzir o vídeo.

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Mafalda Ferreira
00:25
If you'd like to learn how to play the lobster, we have some here.
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25000
3000
Se querem aprender a tocar com uma lagosta, temos aqui algumas.
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And that's not a joke, we really do.
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28000
2000
Não estou a brincar, é o que fazemos.
00:30
So come up afterwards and I'll show you how to play a lobster.
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30000
3000
Venham ter comigo depois e eu mostro como se toca com uma lagosta.
00:33
So, actually, I started working on what's called the mantis shrimp
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33000
4000
Comecei a trabalhar há uns anos, com o que chamamos estomatópodes
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a few years ago because they make sound.
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37000
3000
porque eles emitem sons.
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This is a recording I made of a mantis shrimp
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40000
2000
Isto é um registo que fiz de um estomatópode
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that's found off the coast of California.
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42000
2000
que se encontra ao largo da costa da Califórnia.
(Som do estomatópode)
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And while that's an absolutely fascinating sound,
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55000
3000
Embora seja um som completamente fascinante,
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it actually turns out to be a very difficult project.
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58000
3000
acontece que é um projeto muito difícil.
01:01
And while I was struggling to figure out how and why mantis shrimp,
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61000
5000
Enquanto eu estava a tentar perceber
como e porquê o estomatópode fazia este som,
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or stomatopods, make sound, I started to think about their appendages.
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66000
4000
comecei a pensar nos seus apêndices.
Os estomatópodes também são chamados de "camarões louva-a-deus"
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And mantis shrimp are called "mantis shrimp" after the praying mantises,
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70000
3000
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which also have a fast feeding appendage. And I started to think,
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4000
porque têm um apêndice para se alimentarem rapidamente.
Enquanto ouvia aqueles sons, pensei que talvez fosse interessante
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well, maybe it will be interesting, while listening to their sounds,
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3000
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to figure out how these animals generate very fast feeding strikes.
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80000
3000
perceber como aqueles animais faziam movimentos tão rápidos para comer.
01:23
And so today I'll talk about the extreme stomatopod strike,
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4000
Hoje, vou falar do ataque extremamente rápido do estomatópode,
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work that I've done in collaboration with Wyatt Korff and Roy Caldwell.
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um trabalho que fiz em colaboração com Wyatt Korff e Roy Calwell.
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So, mantis shrimp come in two varieties:
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90000
3000
Os estomatópodes têm duas variedades:
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there are spearers and smashers.
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93000
2000
há os arpoadores e os esmagadores.
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And this is a spearing mantis shrimp, or stomatopod.
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95000
3000
Este é um estomatópode arpoador.
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And he lives in the sand, and he catches things that go by overhead.
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98000
5000
Vive na areia e apanha as coisas que lhe passam por cima da cabeça.
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So, a quick strike like that. And if we slow it down a bit,
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5000
É um golpe rápido como este.
E este é um estomatópode da mesma espécie
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this is the mantis shrimp -- the same species --
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2000
filmado em câmara lenta, a 1000 imagens por segundo
01:50
recorded at 1,000 frames a second,
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2000
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played back at 15 frames per second.
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2000
e reproduzido a 15 imagens por segundo.
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And you can see it's just a really spectacular extension of the limbs,
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6000
Vemos uma extensão das pinças realmente espetacular.
explodindo para cima, para agarrar
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exploding upward to actually just catch
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3000
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a dead piece of shrimp that I had offered it.
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123000
2000
um pedaço de camarão morto que lhe ofereci.
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Now, the other type of mantis shrimp is the smasher stomatopod,
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125000
5000
O outro tipo é o estomatópode esmagador.
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and these guys open up snails for a living.
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3000
Estes tipos partem caracóis, para comer.
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And so this guy gets the snail all set up and gives it a good whack.
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133000
5000
Assim, este põe o caracol a jeito e dá-lhe um pontapé.
02:18
(Laughter)
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138000
1000
(Risos)
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So, I'll play it one more time.
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2000
Vou passar outra vez.
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He wiggles it in place, tugs it with his nose, and smash.
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141000
4000
Coloca-o onde quer, empurra-o com o nariz e, zás.
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And a few smashes later, the snail is broken open, and he's got a good dinner.
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145000
7000
Depois de mais pontapés, o caracol parte-se e ele janta.
02:32
So, the smasher raptorial appendage can stab with a point at the end,
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4000
O apêndice predador do estomatópode pode furar com uma ponta afiada
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or it can smash with the heel.
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ou pode despedaçar com o calcanhar.
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And today I'll talk about the smashing type of strike.
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3000
Hoje vou falar do tipo de ataque esmagador.
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And so the first question that came to mind was,
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161000
2000
A primeira pergunta em que pensei foi:
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well, how fast does this limb move?
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163000
3000
"Com que rapidez se move este membro?"
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Because it's moving pretty darn fast on that video.
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166000
3000
porque move-se muito depressa naquele vídeo.
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And I immediately came upon a problem.
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169000
3000
Imediatamente, deparei-me com um problema.
02:52
Every single high-speed video system in the biology department
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172000
3000
Nenhum sistema de vídeo de alta velocidade
no departamento de biologia de Berkeley
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at Berkeley wasn't fast enough to catch this movement.
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175000
4000
era suficientemente rápido para captar este movimento.
02:59
We simply couldn't capture it on video.
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179000
2000
Não conseguíamos captá-lo em vídeo.
03:01
And so this had me stymied for quite a long period of time.
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181000
3000
Isso impediu-me de continuar durante muito tempo
03:04
And then a BBC crew came cruising through the biology department,
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184000
3000
Então, apareceu uma equipa da BBC no departamento de biologia
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looking for a story to do about new technologies in biology.
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187000
5000
à procura de uma história sobre as novas tecnologias em biologia.
03:12
And so we struck up a deal.
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192000
2000
Assim, fizemos um acordo. Eu disse:
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I said, "Well, if you guys rent the high-speed video system
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194000
2000
"Se nos alugarem um sistema de vídeo de alta velocidade
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that could capture these movements,
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196000
2000
"que possa captar estes movimentos
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you guys can film us collecting the data."
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198000
3000
"podem filmar-nos a recolher os dados".
03:21
And believe it or not, they went for it. (Laughter)
52
201000
2000
E, acreditem, eles aceitaram. (Risos)
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So we got this incredible video system. It's very new technology --
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203000
4000
Ficámos com este sistema de vídeo fantástico, é alta tecnologia
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it just came out about a year ago --
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207000
2000
— chegou há cerca de um ano —
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that allows you to film at extremely high speeds in low light.
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209000
5000
e permite-nos filmar a alta velocidade com pouca luz.
03:34
And low light is a critical issue with filming animals,
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214000
2000
Pouca luz é fundamental para filmar animais
03:36
because if it's too high, you fry them. (Laughter)
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216000
3000
porque, se for muito forte, ficam fritos.
03:39
So this is a mantis shrimp. There are the eyes up here,
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219000
5000
(Risos)
Este é o estomatópode. Tem os olhos aqui em cima.
03:44
and there's that raptorial appendage, and there's the heel.
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224000
3000
Tem o apêndice predador e aqui é o calcanhar.
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And that thing's going to swing around and smash the snail.
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227000
3000
Isto vai virar-se e esmagar o caracol.
03:50
And the snail's wired to a stick,
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230000
1000
O caracol está atado a um pauzinho,
03:51
so he's a little bit easier to set up the shot. And -- yeah.
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231000
4000
assim, é mais fácil desferir o golpe.
(Risos)
03:55
(Laughter)
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235000
2000
03:57
I hope there aren't any snail rights activists around here.
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237000
3000
Espero que não haja aqui ativistas de defesa dos direitos dos caracóis
04:00
(Laughter)
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240000
2000
(Risos)
04:02
So this was filmed at 5,000 frames per second,
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242000
5000
Isto foi filmado a 5000 imagens por segundo
04:07
and I'm playing it back at 15. And so this is slowed down 333 times.
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247000
5000
e vou passá-lo a 15 imagens por segundo, ou seja, 333 vezes mais lentamente.
04:12
And as you'll notice, it's still pretty gosh darn fast
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252000
3000
Como vão ver, ainda é muito rápido, apesar de 333 vezes mais lento.
04:15
slowed down 333 times. It's an incredibly powerful movement.
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255000
4000
É um movimento incrivelmente potente.
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The whole limb extends out. The body flexes backwards --
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259000
3000
O membro estica completamente. o corpo flete-se para trás
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just a spectacular movement.
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262000
3000
— é um movimento espetacular.
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And so what we did is, we took a look at these videos,
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265000
2000
Então, vimos estes vídeos
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and we measured how fast the limb was moving
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267000
2000
e medimos a velocidade a que o membro estava a mover-se.
04:29
to get back to that original question.
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269000
2000
para voltar à pergunta inicial.
04:31
And we were in for our first surprise.
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271000
3000
E deparámo-nos com a primeira surpresa.
04:34
So what we calculated was that the limbs were moving
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274000
3000
Calculámos que os membros se moviam
numa velocidade de pico entre 10 metros por segundo
04:37
at the peak speed ranging from 10 meters per second
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277000
2000
04:39
all the way up to 23 meters per second.
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279000
2000
até 23 metros por segundo.
04:41
And for those of you who prefer miles per hour,
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281000
2000
Para quem prefere milhas por hora,
04:43
that's over 45 miles per hour in water. And this is really darn fast.
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283000
5000
são mais de 45 milhas à hora na água.
É uma velocidade dos diabos.
04:48
In fact, it's so fast we were able to add a new point
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288000
4000
É tão rápida que pudemos acrescentar um novo ponto
04:52
on the extreme animal movement spectrum.
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292000
3000
no espetro dos movimentos extremos dos animais.
04:55
And mantis shrimp are officially the fastest measured feeding strike
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295000
3000
O estomatópode é oficialmente o predador de ataque mais rápido
04:58
of any animal system. So our first surprise.
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298000
4000
de qualquer sistema animal.
Foi a nossa primeira surpresa.
(Aplausos)
05:02
(Applause)
85
302000
1000
05:03
So that was really cool and very unexpected.
86
303000
3000
Foi muito giro e totalmente inesperado.
05:06
So, you might be wondering, well, how do they do it?
87
306000
3000
Talvez estejam a pensar como é que eles conseguem fazer isto.
05:09
And actually, this work was done in the 1960s
88
309000
3000
Este 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
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314000
3000
Ele mostrou que os estomatópodes usam aquilo a que chama
05:17
what's called a "catch mechanism," or "click mechanism."
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317000
3000
um "mecanismo de captura" ou um "mecanismo de clique".
05:20
And what this basically consists of is a large muscle
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320000
4000
Consiste, basicamente, num grande músculo
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that takes a good long time to contract,
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324000
2000
que leva muito tempo a contrair-se
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and a latch that prevents anything from moving.
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326000
3000
e um fecho que impede qualquer movimento.
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So the muscle contracts, and nothing happens.
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329000
2000
Assim, o músculo contrai-se e nada acontece,
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And once the muscle's contracted completely, everything's stored up --
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331000
3000
Quando o músculo está totalmente contraído — está tudo em reserva —
05:34
the latch flies upward, and you've got the movement.
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334000
4000
o fecho abre-se e dá-se o movimento.
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And that's basically what's called a "power amplification system."
98
338000
3000
É aquilo a que se chama um "sistema de amplificação de energia".
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It takes a long time for the muscle to contract,
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341000
2000
O músculo leva muito tempo a contrair-se
05:43
and a very short time for the limb to fly out.
100
343000
2000
e num espaço de tempo muito curto, o membro dispara.
05:45
And so I thought that this was sort of the end of the story.
101
345000
3000
Eu julgava que isto era o fim da história.
05:48
This was how mantis shrimps make these very fast strikes.
102
348000
4000
Era assim que os estomatópodes faziam aqueles ataques muito rápidos.
05:52
But then I took a trip to the National Museum of Natural History.
103
352000
4000
Mas depois, fiz uma visita ao Museu Nacional de História Natural.
05:56
And if any of you ever have a chance,
104
356000
2000
Se tiverem oportunidade
entrem nos bastidores do Museu Nacional de História Natural.
05:58
backstage of the National Museum of Natural History
105
358000
2000
06:00
is one of the world's best collections of preserved mantis shrimp. And what --
106
360000
4000
É uma das melhores coleções de estomatópodes conservados.
06:04
(Laughter)
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364000
1000
(Risos)
06:05
this is serious business for me.
108
365000
2000
Isto para mim é um assunto muito sério.
06:07
(Laughter)
109
367000
1000
(Risos)
06:08
So, this -- what I saw, on every single mantis shrimp limb,
110
368000
5000
O que eu vi, em todos os membros de cada estomatópode,
06:13
whether it's a spearer or a smasher,
111
373000
2000
fosse um arpoador ou um esmagador,
06:15
is a beautiful saddle-shaped structure
112
375000
2000
é 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
mesmo na superfície do membro.
Podem vê-la aqui mesmo.
06:21
It just looks like a saddle you'd put on a horse.
114
381000
2000
Parece mesmo uma sela que poríamos num cavalo.
06:23
It's a very beautiful structure.
115
383000
2000
É uma estrutura muito bonita. Está rodeada por áreas membranosas.
06:25
And it's surrounded by membranous areas. And those membranous areas
116
385000
5000
Aquelas áreas membranas sugeriram-me
06:30
suggested to me that maybe this is some kind of dynamically flexible structure.
117
390000
4000
que talvez seja uma estrutura flexível dinâmica
06:34
And this really sort of had me scratching my head for a while.
118
394000
3000
E isso deixou-me perplexa durante uns tempos.
06:37
And then we did a series of calculations, and what we were able to show
119
397000
4000
Depois, fizemos uma série de cálculos
e mostrámos que os estomatópodes tinham que ter uma mola.
06:41
is that these mantis shrimp have to have a spring.
120
401000
4000
06:45
There needs to be some kind of spring-loaded mechanism
121
405000
3000
Tinha que haver qualquer mecanismo carregado como uma mola
06:48
in order to generate the amount of force that we observe,
122
408000
2000
para gerar a quantidade de força que observamos.
06:50
and the speed that we observe, and the output of the system.
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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
Pensámos que isto devia ser uma mola
06:56
the saddle could very well be a spring.
125
416000
2000
— a sela podia muito bem ser uma mola.
06:58
And we went back to those high-speed videos again,
126
418000
2000
Voltámos aos vídeos de alta velocidade.
07:00
and we could actually visualize the saddle compressing and extending.
127
420000
6000
e pudemos visualizar a sela a comprimir-se e a estender-se.
07:06
And I'll just do that one more time.
128
426000
3000
Vou passar isto outra vez.
07:09
And then if you take a look at the video --
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429000
2000
Se virem o vídeo com atenção
07:11
it's a little bit hard to see -- it's outlined in yellow.
130
431000
2000
— é mais difícil de ver — está marcado a amarelo.
07:13
The saddle is outlined in yellow. You can actually see it
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433000
2000
A sela está marcada a amarelo.
07:15
extending over the course of the strike, and actually hyperextending.
132
435000
4000
Vemo-la a estender-se durante o ataque. ou melhor, a hiperestender-se.
07:19
So, we've had very solid evidence showing
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439000
2000
Ficámos com provas muito sólidas que mostram
07:21
that that saddle-shaped structure actually compresses and extends,
134
441000
4000
que a estrutura em forma de sela comprime-se e estende-se.
07:25
and does, in fact, function as a spring.
135
445000
2000
e funciona, de facto, como uma mola.
07:27
The saddle-shaped structure is also known as a "hyperbolic paraboloid surface,"
136
447000
5000
A estrutura em forma de sela também é conhecida
por "superficie paraboloide hiperbólica" ou "superfície anticlástica".
07:32
or an "anticlastic surface."
137
452000
2000
07:34
And this is very well known to engineers and architects,
138
454000
2000
Isto é bem conhecido dos engenheiros e arquitetos,
07:36
because it's a very strong surface in compression.
139
456000
3000
porque é uma superfície muito forte em compressão
07:39
It has curves in two directions,
140
459000
2000
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 a outra oposta transversal para baixo.
07:44
so any kind of perturbation spreads the forces
142
464000
3000
Assim, qualquer perturbação espalha as forças
07:47
over the surface of this type of shape.
143
467000
3000
sobre toda a superfície deste tipo de forma.
07:50
So it's very well known to engineers, not as well known to biologists.
144
470000
4000
É uma coisa mais conhecida dos engenheiros do que dos biólogos.
07:54
It's also known to quite a few people who make jewelry,
145
474000
4000
Também é conhecida por algumas das pessoas que fazem joalharia
07:58
because it requires very little material
146
478000
3000
porque exige muito pouco material
08:01
to build this type of surface, and it's very strong.
147
481000
3000
para criar este tipo de superfície e é muito resistente.
08:04
So if you're going to build a thin gold structure,
148
484000
2000
Portanto, para criarmos uma delgada estrutura de ouro,
08:06
it's very nice to have it in a shape that's strong.
149
486000
2000
será bom fazê-la numa forma que seja forte.
08:08
Now, it's also known to architects. One of the most famous architects
150
488000
5000
Também é conhecida dos arquitetos.
Um dos arquitetos mais famosos é Eduardo Catalano,
08:13
is Eduardo Catalano, who popularized this structure.
151
493000
3000
que popularizou esta estrutura.
08:16
And what's shown here is a saddle-shaped roof that he built
152
496000
3000
Mostro aqui uma cobertura em forma de sela que ele construiu.
08:19
that's 87 and a half feet spanwise.
153
499000
4000
Tem uma envergadura de quase 27 m.
08:23
It's two and a half inches thick, and supported at two points.
154
503000
3000
Tem uma espessura de quase 6,5 cm e está apoiada em dois pontos.
08:26
And one of the reasons why he designed roofs this way is because it's --
155
506000
5000
Uma das razões por que ele concebeu coberturas desta forma
é porque achou fascinante poder construir uma estrutura tão forte
08:31
he found it fascinating that you could build such a strong structure
156
511000
4000
08:35
that's made of so few materials and can be supported by so few points.
157
515000
4000
feita com poucos materiais e sustentada por tão poucos pontos.
08:39
And all of these are the same principles that apply
158
519000
4000
Tudo isto utiliza os mesmos princípios
que se aplicam à mola em forma de sela dos estomatópodes.
08:43
to the saddle-shaped spring in stomatopods.
159
523000
2000
08:45
In biological systems it's important not to have a whole lot
160
525000
3000
Em sistemas biológicos é importante não ter uma grande quantidade
08:48
of extra material requirements for building it.
161
528000
3000
de materiais extra para a sua criação.
08:51
So, very interesting parallels between the biological
162
531000
3000
São paralelos muito interessantes
entre os mundos da biologia e da engenharia.
08:54
and the engineering worlds. And interestingly, this turns out --
163
534000
4000
Curiosamente, a sela dos estomatópodes
08:58
the stomatopod saddle turns out to be the first
164
538000
2000
é a primeira descrição de uma mola paraboloide hiperbólica biológica.
09:00
described biological hyperbolic paraboloid spring.
165
540000
3000
09:03
That's a bit long, but it is sort of interesting.
166
543000
3000
É um nome um pouco longo — mas é muito interessante.
09:06
So the next and final question was, well, how much force
167
546000
3000
A pergunta final era:
Quanta força produz um estomatópode para partir caracóis?
09:09
does a mantis shrimp produce if they're able to break open snails?
168
549000
4000
09:13
And so I wired up what's called a load cell.
169
553000
2000
Liguei aquilo a que chamamos uma célula de carga
09:15
A load cell measures forces, and this is actually
170
555000
2000
Uma célula de carga mede forças.
09:17
a piezoelectronic load cell that has a little crystal in it.
171
557000
3000
É uma célula de carga piezoeletrónica que contém um pequeno cristal.
09:20
And when this crystal is squeezed, the electrical properties change
172
560000
4000
Quando esse cristal é comprimido, as propriedades elétricas mudam
09:24
and it -- which -- in proportion to the forces that go in.
173
564000
2000
em proporção com as forças exercidas.
09:26
So these animals are wonderfully aggressive,
174
566000
3000
Estes animais são extremamente agressivos
09:29
and are really hungry all the time. And so all I had to do
175
569000
3000
e estão sempre esfomeados.
Por isso, bastava pôr um pouco de pasta de camarão na célula de carga
09:32
was actually put a little shrimp paste on the front of the load cell,
176
572000
3000
09:35
and they'd smash away at it.
177
575000
2000
e eles esmagavam-na logo.
09:37
And so this is just a regular video of the animal
178
577000
4000
Este é um vídeo normal do animal
09:41
just smashing the heck out of this load cell.
179
581000
3000
a esmagar esta célula de carga.
09:44
And we were able to get some force measurements out.
180
584000
3000
Conseguimos obter medições da força.
09:47
And again, we were in for a surprise.
181
587000
2000
Mais uma vez, foi para nós uma surpresa.
09:49
I purchased a 100-pound load cell, thinking,
182
589000
2000
Comprei uma célula de carga de 45 kg
09:51
no animal could produce more than 100 pounds at this size of an animal.
183
591000
4000
julgando que nenhum animal deste tamanho produziria mais de 45 kg .
09:55
And what do you know? They immediately overloaded the load cell.
184
595000
2000
Mas imediatamente ultrapassaram a célula de carga.
09:57
So these are actually some old data
185
597000
2000
Estes são dados antigos
09:59
where I had to find the smallest animals in the lab,
186
599000
2000
que eu encontrei para os animais mais pequenos no laboratório
10:01
and we were able to measure forces of well over 100 pounds
187
601000
3000
e conseguimos medir forças muito acima dos 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 semana passada, arranjei uma célula de carga de 135 kg
10:09
up and running, and I've clocked these animals generating
190
609000
3000
e medimos as forças geradas por estes animais, acima de 90 kg.
10:12
well over 200 pounds of force.
191
612000
2000
10:14
And again, I think this will be a world record.
192
614000
3000
Penso que será mais um recorde mundial.
10:17
I have to do a little bit more background reading,
193
617000
2000
Tenho que fazer mais umas pesquisas
10:19
but I think this will be the largest amount of force produced
194
619000
3000
mas penso que será a maior força produzida por um animal
10:22
by an animal of a given -- per body mass. So, really incredible forces.
195
622000
5000
em relação à sua massa.
É de facto uma força incrível.
10:27
And again, that brings us back to the importance of that spring
196
627000
3000
Isso leva-nos de novo à importância daquela mola
10:30
in storing up and releasing so much energy in this system.
197
630000
4000
na armazenagem e libertação de tanta energia neste sistema.
10:34
But that was not the end of the story.
198
634000
2000
Mas ainda não é o fim da história.
10:36
Now, things -- I'm making this sound very easy, this is actually a lot of work.
199
636000
3000
Eu dou a ideia de que o som é muito fácil, mas dá muito trabalho.
10:39
And I got all these force measurements,
200
639000
2000
Obtive todas estas medições de força
10:41
and then I went and looked at the force output of the system.
201
641000
4000
e depois observei a produção da força do sistema.
10:45
And this is just very simple -- time is on the X-axis
202
645000
3000
É muito simples
O tempo está no eixo x e a força no eixo y.
10:48
and the force is on the Y-axis. And you can see two peaks.
203
648000
3000
Vemos dois picos.
10:51
And that was what really got me puzzled.
204
651000
4000
Fiquei 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 a atingir a célula de carga.
10:58
But there's a really large second peak half a millisecond later,
206
658000
6000
Mas há um segundo pico muito grande meio milissegundo depois
11:04
and I didn't know what that was.
207
664000
2000
e eu não percebia o que era.
11:06
So now, you'd expect a second peak for other reasons,
208
666000
3000
Podíamos 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
Voltando àqueles vídeos de alta velocidade.
11:13
there's a pretty good hint of what might be going on.
211
673000
4000
há uma boa pista para o que podia estar a passar-se.
11:17
Here's that same orientation that we saw earlier.
212
677000
2000
Esta é a mesma orientação que vimos há bocado.
11:19
There's that raptorial appendage -- there's the heel,
213
679000
3000
Está ali o apêndice predador, ali é o calcanhar.
11:22
and it's going to swing around and hit the load cell.
214
682000
3000
Vai virar-se e bater na célula de carga.
11:25
And what I'd like you to do in this shot is keep your eye on this,
215
685000
3000
Atenção agora ao que se vai passar
11:28
on the surface of the load cell, as the limb comes flying through.
216
688000
5000
na superfície da célula de carga, quando o membro a atingir.
11:33
And I hope what you are able to see is actually a flash of light.
217
693000
5000
Espero que consigam ver que há um raio de luz.
11:38
Audience: Wow.
218
698000
2000
11:40
Sheila Patek: And so if we just take that one frame, what you can actually see there
219
700000
4000
Audiência: Uau!
SP: Se isolarmos esta imagem, vemos ali,
11:44
at the end of that yellow arrow is a vapor bubble.
220
704000
3000
na ponta da seta amarela, uma bolha de vapor.
11:47
And what that is, is cavitation.
221
707000
2000
Isto é cavitação.
11:49
And cavitation is an extremely potent fluid dynamic phenomenon
222
709000
4000
A cavitação é um fenómeno fluido dinâmico extremamente potente
11:53
which occurs when you have areas of water
223
713000
3000
que ocorre quando temos áreas de água
11:56
moving at extremely different speeds.
224
716000
2000
que se movem a velocidades extremamente diferentes.
11:58
And when this happens, it can cause areas of very low pressure,
225
718000
4000
Quando isso acontece, pode provocar áreas de pressão muito baixa
12:02
which results in the water literally vaporizing.
226
722000
3000
que resultam, literalmente, na vaporização da água.
12:05
And when that vapor bubble collapses, it emits sound, light and heat,
227
725000
4000
Quando essa bolha de vapor rebenta, emite som, luz e calor.
12:09
and it's a very destructive process.
228
729000
2000
É um processo muito destrutivo.
12:11
And so here it is in the stomatopod. And again, this is a situation
229
731000
5000
Cá está ele no estomatópode.
É também um fenómeno muito conhecido dos engenheiros
12:16
where engineers are very familiar with this phenomenon,
230
736000
3000
12:19
because it destroys boat propellers.
231
739000
2000
porque destrói as hélices dos barcos.
12:21
People have been struggling for years to try and design
232
741000
3000
Há anos que se tenta conceber
12:24
a very fast rotating boat propeller that doesn't cavitate
233
744000
4000
uma hélice de rotação muito rápida que não provoque cavitação
12:28
and literally wear away the metal and put holes in it,
234
748000
2000
e destrua o metal e lhe faça buracos,
12:30
just like these pictures show.
235
750000
2000
tal como estas imagens mostram.
12:32
So this is a potent force in fluid systems, and just to sort of take it one step further,
236
752000
9000
É uma força potente em sistemas de fluidos,
e, só para adiantar mais um pouco,
12:41
I'm going to show you the mantis shrimp approaching the snail.
237
761000
3000
vou mostrar o estomatópode a aproximar-se do caracol.
12:44
This is taken at 20,000 frames per second, and I have to give
238
764000
4000
Isto foi filmado a 20 000 imagens por segundo.
Todo o mérito desta sequência deve-se ao operador de imagem da BBC, Tim Green,
12:48
full credit to the BBC cameraman, Tim Green, for setting this shot up,
239
768000
4000
12:52
because I could never have done this in a million years --
240
772000
3000
porque eu nunca a teria feito nem num milhão de anos.
12:55
one of the benefits of working with professional cameramen.
241
775000
3000
É a vantagem de trabalhar com profissionais.
12:58
You can see it coming in, and an incredible flash of light,
242
778000
4000
Vemo-lo a chegar, um incrível raio de luz
13:02
and all this cavitation spreading over the surface of the snail.
243
782000
4000
e toda aquela cavitação a espalhar-se pela superfície do caracol.
13:06
So really, just an amazing image,
244
786000
3000
É, de facto, uma imagem fantástica,
13:09
slowed down extremely, to extremely slow speeds.
245
789000
4000
filmada com uma lentidão extrema.
13:13
And again, we can see it in slightly different form there,
246
793000
3000
Aqui, vemo-la de uma forma ligeiramente diferente.
13:16
with the bubble forming and collapsing between those two surfaces.
247
796000
4000
A bolha a formar-se e a rebentar 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
Até podem ter visto uma certa cavitação subindo pela extremidade do membro.
13:25
So to solve this quandary of the two force peaks:
249
805000
3000
Para resolver este dilema dos dois picos de forças:
13:28
what I think was going on is: that first impact is actually
250
808000
2000
penso que se passa o seguinte:
o primeiro impacto é o membro a atingir a célula de carga
13:30
the limb hitting the load cell, and the second impact is actually
251
810000
3000
e o segundo impacto é o rebentamento da bolha de cavitação.
13:33
the collapse of the cavitation bubble.
252
813000
2000
13:35
And these animals may very well be making use of
253
815000
3000
Estes animais podem estar a utilizar
13:38
not only the force and the energy stored with that specialized spring,
254
818000
4000
não só a força e a energia armazenada naquela mola especializada,
13:42
but the extremes of the fluid dynamics. And they might actually be
255
822000
4000
mas os extremos da dinâmica de fluidos.
Podem estar a usar a dinâmica de fluidos
13:46
making use of fluid dynamics as a second force for breaking the snail.
256
826000
4000
como uma segunda força para partir o caracol.
13:50
So, really fascinating double whammy, so to speak, from these animals.
257
830000
6000
Portanto, um fascinante golpe duplo, por parte destes animais.
13:56
So, one question I often get after this talk --
258
836000
2000
Uma pergunta que me costumam fazer depois desta palestra
13:58
so I figured I'd answer it now -- is, well, what happens to the animal?
259
838000
3000
— portanto, acho que vou já responder —
é: O que acontece ao animal?
14:01
Because obviously, if it's breaking snails,
260
841000
3000
Porque, se ele anda a partir caracóis,
14:04
the poor limb must be disintegrating. And indeed it does.
261
844000
3000
o pobre membro deve desintegrar-se — o que acontece realmente.
14:07
That's the smashing part of the heel on both these images,
262
847000
3000
Esta é a parte esmagada do calcanhar nas duas imagens.
14:10
and it gets worn away. In fact, I've seen them wear away
263
850000
2000
Está desgastado.
Eu reparei que o calcanhar se desgastava até à carne.
14:12
their heel all the way to the flesh.
264
852000
2000
14:14
But one of the convenient things about being an arthropod
265
854000
3000
Mas uma das coisas convenientes em ser um artrópode
14:17
is that you have to molt. And every three months or so
266
857000
3000
é que mudam de pele.
De três em três meses, estes animais mudam de pele
14:20
these animals molt, and they build a new limb and it's no problem.
267
860000
5000
e criam um novo membro e não há problema.
14:25
Very, very convenient solution to that particular problem.
268
865000
4000
É uma solução conveniente para este problema em especial.
14:29
So, I'd like to end on sort of a wacky note.
269
869000
5000
Queria acabar com uma nota um pouco louca.
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 isto seja uma loucura para vocês.
(Risos)
14:41
(Laughter)
272
881000
1000
14:42
So, the saddles -- that saddle-shaped spring --
273
882000
3000
A sela, ou seja, a mola em forma de sela,
14:45
has actually been well known to biologists for a long time,
274
885000
4000
há muito tempo que é conhecida pelos biólogos
14:49
not as a spring but as a visual signal.
275
889000
4000
não como uma mola, mas como um sinal visual.
Há, de facto, um ponto colorido espetacular
14:53
And there's actually a spectacular colored dot
276
893000
2000
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.
É muito interessante encontrar origens evolutivas
15:01
And this is quite interesting, to find evolutionary origins
278
901000
3000
de sinais visuais no que é a sua mola, em todas as espécies.
15:04
of visual signals on what's really, in all species, their spring.
279
904000
6000
Penso que uma explicação para isso
15:10
And I think one explanation for this could be
280
910000
2000
15:12
going back to the molting phenomenon.
281
912000
2000
poderá estar ligada ao fenómeno da mudança de pele.
15:14
So these animals go into a molting period where they're
282
914000
3000
Estes animais entram num período de mudança de pele
15:17
unable to strike -- their bodies become very soft.
283
917000
3000
em que não conseguem atacar — o corpo torna-se muito mole.
15:20
And they're literally unable to strike or they will self-destruct.
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3000
São incapazes de atacar, senão destroem-se a si mesmos.
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This is for real. And what they do is, up until that time period
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7000
Isto é real. Até chegar esse momento em que não podem atacar,
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when they can't strike, they become really obnoxious and awful,
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3000
tornam-se muito desagradáveis e horríveis.
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and they strike everything in sight; it doesn't matter who or what.
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atacam tudo o que veem, não interessa quem ou o quê.
No momento em que deixam de poder atacar, mostram um sinal.
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And the second they get into that time point when they can't strike any more,
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they just signal. They wave their legs around.
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Agitam as pernas.
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And it's one of the classic examples in animal behavior of bluffing.
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É um dos exemplos clássicos do comportamento animal de fazer "bluff".
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It's a well-established fact of these animals
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É um facto estabelecido de que estes animais fazem "bluff".
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that they actually bluff. They can't actually strike, but they pretend to.
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Não podem atacar, mas fingem que podem.
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And so I'm very curious about whether those colored dots
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Sinto imensa curiosidade em saber se estes pontos coloridos
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in the center of the saddles are conveying some kind of information
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no centro da sela transmitem qualquer tipo de informações
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about their ability to strike, or their strike force,
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quanto à sua capacidade de ataque ou quanto à força do seu ataque
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and something about the time period in the molting cycle.
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e sobre o período de tempo no ciclo de mudança da pele.
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So sort of an interesting strange fact to find a visual structure
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É um pouco estranho encontrar uma estrutura visual
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right in the middle of their spring.
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mesmo no meio da sua mola.
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So to conclude, I mostly want to acknowledge my two collaborators,
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Para concluir, quero agradecer aos meus dois colaboradores,
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Wyatt Korff and Roy Caldwell, who worked closely with me on this.
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Wyatt Korff e Roy Caldwell que trabalharam comigo nisto.
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And also the Miller Institute for Basic Research in Science,
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E também ao Instituto Miller da Basic Research in Science
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which gave me three years of funding to just do science all the time,
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que me deu três anos de financiamento só para fazer ciência a tempo inteiro
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and for that I'm very grateful. Thank you very much.
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e por isso estou-lhe imensamente grata.
Obrigada. (Aplausos)
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(Applause)
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