Science Friday

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À primeira vista, a plumagem do berilo bronzeado pode parecer um azul pálido subtil. Mas visto num ângulo diferente, o pássaro cantor sul-americano cintila um turquesa eléctrico com reflexos dourados. Este fenómeno de transformação de cores é conhecido como iridescência.

“Já vi muitas aves realmente belas em belas imagens, mas apercebi-me de que ao tirar fotografias se perde este fenómeno realmente muito sinistro”, diz Joshua Medina, um artista 3D e especializado em digitalização no Moore Lab of Zoology na Occidental College em Los Angeles. “E isso é algo que só se pode replicar num modelo tridimensional”.

O Laboratório de Moore é um tesouro de mais de 65.000 espécimes de aves, na sua maioria colhidos no México e na América do Sul entre 1933 e 1955. Como artista técnico, Medina desenvolve modelos 3D para que as pessoas possam ver as cores, padrões, e dicas visuais complicadas em plumagem de aves, que podem ser difíceis de visualizar para estudo.

“É como ter o espécime ali mesmo à sua frente”, diz John McCormack, director e curador de aves e mamíferos no Laboratório Moore. “Pode aproximar-se e ver o pássaro mesmo com mais detalhe do que se estivesse a olhar para ele a olho nu”.

Medina usa uma técnica 3D chamada fotogrametria. A sua instalação inicial como licenciado foi no seu dormitório, utilizando uma mesa giratória com um espécime de pássaro recheado e uma série de candeeiros de secretária. (“As pessoas que entravam no dormitório deviam pensar que parecia muito sinistro”). Manualmente “DJing” a mesa, ele tirava centenas de fotos digitais de vários ângulos enquanto a ave rodava. Desde então abandonou o DJing e o dormitório, e transitou para uma mesa giratória totalmente automatizada que gira o pássaro com cada clique da câmara. Um único modelo pode incluir até 288 fotografias de três ângulos diferentes, processadas por programas de código aberto de origem doméstica.

“É bastante selvagem”, diz McCormack. “Pode pegar nesse modelo 3D e pode essencialmente descompactá-lo e achatá-lo num quadrado que inclui basicamente cada peça do tamanho de um pixel em todo o modelo”. Um investigador poderia então extrair e analisar cada cor encontrada num espécime de ave, o que poderia ser útil para traçar a evolução das cores da plumagem em diferentes espécies de aves.

p>As aves têm cores por muitas razões diferentes. A plumagem castanha malhada, rudimentar, poderia camuflar uma ave dos predadores, enquanto que uma plumagem de cor mais clara poderia ajudar a arrefecer as aves. As cores flamboyant como a plumagem iridescente na garganta dos beija-flores podem ser um anúncio vistoso para os companheiros.

“Estas são por vezes exibições incrivelmente complexas com todos os tipos de cores e padrões que uma ave fêmea normalmente vê e processa e toma decisões sobre o acasalamento”, diz McCormack. “Isto entra na inteligência da ave”

Visão é o sentido mais importante da ave, explica McCormack, e para processar grandes quantidades de informação visual, as aves têm grandes lóbulos ópticos.

“Há apenas cerca de 20 anos, tornou-se bastante conhecido que as aves estão a ver de forma diferente o que nós vemos”, diz Allison Shultz, curadora assistente de ornitologia no Museu de História Natural do Condado de Los Angeles, actualmente a estudar a plumagem de curtidores. “Eles têm uma espécie de visão melhorada em relação a nós”.

Para processar cores, os humanos têm três tipos de cones nos olhos, explica Shultz, ou fotorreceptores que são sensíveis ao vermelho, verde, e azul. Mas as aves têm quatro cones – o quarto cone estendendo a sua visão para além do nosso espectro visual. Enquanto os humanos vêem as cores em comprimentos de onda de 400 a 700 nanómetros, as aves mergulham em parte do espectro ultravioleta, vendo 300 a 700 nanómetros.

“As aves podem ver algumas cores ultravioletas que nem sequer conseguimos descrever”, diz McCormack. “Nem sequer sabemos quais são essas cores”. Não temos palavras para elas porque nunca as veremos, mas as aves vêem-nas”.

Não só as aves têm mais tipos de cones do que os humanos, mas as suas células de cone são filtros de cor precisos. Cada um deles tem pequenas gotículas de óleo que restringem a quantidade de luz que atinge cada cone individual, o que permite às aves distinguir diferenças entre cores semelhantes que passam despercebidas pelo olho humano, diz Shultz.

Tanagers, uma família de espécies que vivem em toda a América Central e do Sul, por exemplo, abrange quase todo o espectro de cores visto nas aves, diz Shultz. Os investigadores pensavam originalmente que 50% das aproximadamente 370 espécies eram dicromáticas, onde machos e fêmeas têm diferentes cores de plumagem. No entanto, quando Shultz e o seu colega Kevin Burns mediram as cores de um modelo de visão aviária, estimaram que os curtidores são na realidade 93% dicromáticos.

“Há muita variação que nos falta com os olhos”, diz Shultz.

Shultz e McCormack estão a conceber formas de os investigadores poderem ver o que as aves vêem. As técnicas actuais requerem um espectrofotómetro de reflectância, um dispositivo que utiliza uma sonda de fibra óptica que envia impulsos de luz de xenon – luz que engloba todo o espectro – sobre um objecto. A luz que é reflectida para trás diz aos investigadores que cores estão presentes na plumagem de uma ave, incluindo características da ave apenas visíveis no espectro ultravioleta. “A espectrofotometria da reflectância é grande. Podemos então aplicar o modelo de visão aviária a esses dados, mas são realmente pontos sobre uma ave”, diz Shultz – mas a captura de precisão pontual da sonda falha manchas maiores de padrões.

É por isso que Shultz, McCormack, e Medina estão a trabalhar na instalação de uma câmara UV. “Poder usar a técnica do Moore Lab com uma câmara UV bem como uma câmara digital para nos dar uma sensação de patterning de uma ave num espaço 3D será realmente importante”, diz Shultz.

br>Currentemente, todos os espécimes do Moore Lab são catalogados online, mas apenas alguns são fotografados e algumas espécies valiosas não podem ser removidas do laboratório. A equipa está a simplificar o processo de digitalização de toda a colecção em 3D, para que os investigadores de todo o mundo possam aceder e interagir com espécimes de aves. As pessoas não só serão capazes de analisar de perto a cor, como também poderão examinar a textura, a transparência e as superfícies reflectoras, diz Medina.

“O que é interessante é que cada uma destas camadas é mais frequentemente apresentada tal como os dados na ciência e na digitalização”, diz ele. “Mas penso que quando se visualizam esses dados, estes tornam-se algo muito mais tangivelmente artístico e interessante”

Agradecimentos especiais a Joshua Medina e ao Moore Lab pela partilha e geração de visuais 3D suplementares. Explore mais modelos de aves 3D das colecções do Moore Lab no Medina’s Sketchfab.