Estava a correr quando ouvi este som intrigante, um refrão de sons de chilrear agudos. Curioso de descobrir o que estava a fazer este som, desviei-me do trilho e segui os chilreios através de um campo de canas. Eis o que vi (e ouvi).
Hmmm… Não havia muito que eu pudesse ver, embora pudesse ouvir uma tonelada de actividade.
Tentei chegar até uma voz solitária e estridente do coro. Muitas tentativas falhadas mais tarde, as minhas pernas ficaram cobertas de arranhões de andar a esbarrar nos canaviais, mas finalmente consegui vislumbrar a criatura a fazer este som. Era um pequeno sapo castanho, suficientemente pequeno para se sentar na ponta do dedo. O lago foi transformado num coro destes sapos, todos tentando superar uns aos outros para atrair as fêmeas.
Aproximei-me o suficiente para gravar o som feito por um destes pequenos, e pedi ao twitter que me ajudasse a identificar o sapo. (Carregue no play para ouvir a gravação).
https://twitter.com/aatishb/status/454036024159928320
Happily, Acordei na manhã seguinte para um tweet da minha amiga, a escritora científica Sarah Keartes (twitter, website), que reencaminhou o meu pedido para os seus colegas entusiastas de sapos da EarthTouch. Conseguiram identificar o sapo como o “Northern Spring Peeper”, um sapo cujo som recorrente e melancólico marca o início da Primavera no nordeste dos EUA.
https://twitter.com/EarthTouch/status/454196593395130368
O nome latino do Northern Spring Peeper é Pseudacris crucifer, que parece mais um vilão de banda desenhada ou um rapper mauzão do que um sapo minúsculo. Uma pesquisa rápida no youtube convenceu-me de que este era de facto o nosso tipo. Eis como se parece o macho quando emite este som.
E aqui está um olhar mais atento.
/ Flickr (usado com permissão)
Essa bolsa enorme que se vê é um saco vocal, e influi até ser quase tão grande como o sapo. É este ressonador acústico que permite a este pequeno sapo emitir um chilrear tão alto e estridente.
p> Voltar para casa no meu computador, isolei uma amostra do cheeping do sapo da minha gravação. Clique abaixo para ouvir este som e ver a forma do sinal áudio. Essencialmente, este é um enredo de como os seus altifalantes têm de abanar para reproduzir o chirp.
Este chamamento do sapo foi notavelmente consistente. Era quase sempre exactamente o mesmo tom, e cronometrado com precisão em intervalos regulares, cerca de 40 a 50 vezes por minuto. Neat.
O chilrear soou muito agudo, mas será que tem algum tom exagerado, como quando um cantor toca uma nota? Ou é uma nota pura, como quando se bate num garfo de afinação? Para descobrir, vi o gráfico acima como um gráfico de frequência. (Matematicamente, isto é conhecido como tomar a transformação de Fourier, e eu escrevi mais sobre isso aqui).
Se nunca viu estes espectrosgrama antes, eles são um pouco complicados de ler. No eixo vertical, estão as diferentes frequências (ou passos) no som, e como antes, o tempo passa da esquerda para a direita. Pense nesta trama como destilando o chilro do sapo nas suas notas constituintes – notas baixas na parte inferior, e notas mais altas na parte superior. As cores mais quentes representam um som mais alto, indo do blues frio aos vermelhos quentes até ao branco ultra quente.
Ver como há uma barra branca afiada a cortar através do chilro? Isso diz-nos que o chilro de rã é maioritariamente composto por uma nota muito alta com uma inclinação de cerca de 3000 ciclos/segundo, ou G7. E há também alguns tons de sobreposição mais suaves – as barras vermelhas e cor-de-rosa paralelas.
Para confirmar isto, vamos fazer um gráfico de todas as diferentes frequências que se somam para fazer este som. Esta trama é como uma receita para o som, que nos diz quais as notas de ingredientes que o compõem (no eixo horizontal), e em que volume (no eixo vertical).
A frequência de pico da parcela acima é de 3144 ciclos/segundo (ou G7), que concorda com o que vimos anteriormente. Como é que isto se compara com os dados científicos sobre este sapo?
Um trabalho clássico de 1985, Selecção Sexual no Spring Peeper, mediu o passo da chamada de 72 Northern Spring Peepers num laboratório, e descobriu que a frequência média de pico era de 3061 ciclos/segundo. Isso está muito próximo dos resultados do meu campo. Que bom! A ciência a trabalhar como deve.
O mesmo artigo continua a mostrar que as Peepers da Primavera do Norte preferiam os machos com as chamadas mais altas, e também preferiam os machos que repetiam as suas chamadas mais rápidas. Assim, por exemplo, se houvesse dois machos, um que chilreasse a cada 1,2 segundos, e o outro a cada 0,9 segundos, então nove em cada dez vezes, as fêmeas escolhiam o chilreador mais rápido. Para os sapos machos, chilrear alto e rápido é uma estratégia vencedora.
Os benefícios de ser alto são aparentes. Se for um sapo e puder gritar mais alto, então os seus colegas gritam mais alto, é mais provável que chame a atenção da fêmea. Mas porque é que as rãs fêmeas preferem o chilrear mais rápido?
É porque o chilrear anuncia a aptidão do sapo macho. As rãs que chilreiam mais depressa tendem a ser mais pesadas e em melhor condição física. Isso é porque é preciso energia para chilrear. Para chilrear mais depressa, uma rã tem de ingerir mais oxigénio, e consumir mais energia. Os sapos que chilreiam mais depressa são os que têm maior resistência. Tal como os corredores de longa distância mais rápidos, são capazes de sustentar um elevado consumo de energia durante uma longa duração.
que nos leva a outro puzzle. A própria coisa que torna os Spring Peepers masculinos atraentes para as fêmeas – os seus apelos sonoros e repetitivos – também os tornaria muito mais evidentes para quaisquer predadores. Então, como conseguem não ser comidas?
/ Flickr (usado com permissão)
Uma forma destes espreitadores da Primavera evitarem os predadores é emergindo da hibernação muito cedo na Primavera. Mas há um problema com esta estratégia. O início da Primavera vem com surtos de temperaturas frias, descendo frequentemente abaixo de zero (actualmente o caso enquanto escrevo estas palavras). Portanto, a questão resume-se realmente a isto. Como é que o sapo se impede de congelar? A resposta a esta pergunta é de uma completa e completa estoiração – o sapo não se impede a si próprio de congelar. Em vez disso, a evolução concebeu uma forma de este sapo permanecer congelado vivo.
Vemos, quando o sapo emerge da sua hibernação no início da Primavera, a temperatura pode muitas vezes descer abaixo de congelar. Se a temperatura for -2 ou -3 C (27 F), a rã pode sobreviver porque a água no seu interior permanece num estado super-refrigerado – abaixo do seu ponto de congelação, mas ainda não congelada. Mas uma vez que a temperatura desce mais baixo, a água dentro da rã não pode permanecer super-refrigerada, e assim começa a congelar.
Para a maioria dos animais, isto significaria uma morte rápida. Mas não o Northern Spring Peeper. Estudos demonstraram que este sapo pode sobreviver congelado até uma semana. O sapo entra num estado de animação suspensa. A sua respiração, fluxo sanguíneo e batimento cardíaco desligam-se, e os seus membros tornam-se rígidos congelados. A água sob a sua pele congela, e o conteúdo do seu estômago torna-se uma sólida bola de gelo. Mais de metade da água do seu corpo transforma-se em gelo. No entanto, pode sobreviver neste estado congelado durante dias, e quando a temperatura volta a subir, o sapo descongela e eventualmente volta a saltar por aí.
Então, como é que consegue este incrível truque?
Existe um clip de David Attenborough que explica este truque numa espécie diferente de sapo resistente ao congelamento, o Sapo da Madeira, que usa uma estratégia semelhante.
Usualmente quando as células congelam, o gelo expande-se e provoca a ruptura das células, matando o organismo. Mas este sapo, juntamente com um punhado de outros sapos norte-americanos, desenvolveu uma estratégia incrível para o proteger dos danos causados pelas geadas. Em 5 minutos após os cristais de gelo começarem a formar-se no interior da rã, o fígado da rã entra em modo de salvamento de emergência, e começa a despejar glucose no sangue, que depois se espalha pelo corpo da rã. Este açúcar serve como ‘crioprotector’ – um anticongelante biológico que impede a formação de cristais de gelo dentro das células da rã.
No momento em que os cristais de gelo se formam dentro da rã, o relógio está a contar. É uma corrida entre a frente de congelação que se move a partir das partes exteriores da rã, e a glicose a ser bombeada para o salvamento, de dentro para fora. Os níveis de açúcar são portanto mais elevados nos órgãos centrais da rã, como o fígado, coração, rins e cérebro, onde os níveis de glicose chegam a atingir 50 vezes. Entretanto, os tecidos exteriores, como a pele e o músculo esquelético, recebem menos glucose porque já começaram a congelar. O facto realmente surpreendente aqui é que o açúcar não estava na corrente sanguínea do sapo antes do início da congelação. Foi bombeado pelo fígado imediatamente após o sapo ter começado a congelar. Quando a rã descongela, a glicose é armazenada de novo no fígado, pronta para ser reutilizada.
E esta incrível adaptação ajuda a manter estas rãs seguras. Estas rãs resistentes ao congelamento Nothern Spring Peepers podem emergir mais cedo na Primavera do que os seus predadores podem, assegurando muitos dias de canto e reprodução ao seu conteúdo.
Muito obrigado a Dave Huth por partilhar as suas excelentes imagens sob a licença Creative Commons. Veja o seu website e o flickr stream, ambos grandes recursos sobre comunicação científica e biologia.
Storey, Kenneth B., e Janet M. Storey. “Persistência da tolerância ao congelamento em sapos em hibernação terrível após a emergência da Primavera”. Copeia (1987): 720-726.
Storey, Kenneth B., e Janet M. Storey. “Tolerância natural ao congelamento em vertebrados ectotérmicos”. Annual Review of Physiology 54.1 (1992): 619-637.
Layne Jr., Jack R., e Joseph Kefauver. “Tolerância de congelamento e recuperação pós-congelamento no crucifixo Pseudacris de sapo”. Copeia (1997): 260-264.
Churchill, Thomas A., e Kenneth B. Storey. “Copeia (1996): 517-525.
Forester, Don C., e Richard Czarnowsky. “Selecção sexual no espreitador de primavera, Hyla crucifer (Amphibia, Anura): papel da chamada publicitária” “Behaviour (1985): 112-128.
Zimmitti, Salvatore J. “Variação individual nas características morfológicas, fisiológicas, e bioquímicas associadas à chamada nos espreitadores de primavera (Pseudacris crucifer)”. Zoologia Fisiológica e Bioquímica 72.6 (1999): 666-676.
Wells, Kentwood D., Theodore L. Taigen, e Jennifer A. O’Brien. “The effect of temperature on calling energetics of the spring peeper (Pseudacris crucifer) “Amphibia-Reptilia 17.2 (1996): 149-158.
Aqui está um vídeo incrível de Robert Krulwich sobre um “milagre primaveril” – a ressurreição do sapo de madeira tolerante ao congelamento.
Queres aprender mais sobre coisas super-refrigerantes, dos cavalos ao universo? Veja este podcast Radiolab.
E aqui está uma bela explicação de Malcolm Campbell, que decompõe a ciência de como as Rãs de Madeira e as Bétulas têm desenvolvido estratégias semelhantes para sobreviverem sendo congeladas vivas. Mente a soprar coisas!