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Abstrato
renas árcticas têm olhos e visão incomuns. Em contraste com a maioria dos mamíferos, as renas podem ver luz ultravioleta, que é invisível para nós. Eles também têm um tecido reflexivo no olho que muda de uma cor dourada durante os meses de verão para uma cor azul profunda durante os meses de Inverno. Juntos, esses traços especiais ajudam as renas a ver alimentos vegetais ou predadores na neve, especialmente durante o inverno, quando a luz do dia no Ártico é fraca e purpurina. Um problema em ser capaz de ver púrpuras e azuis realmente bem é que essas cores são praticamente invisíveis no nevoeiro. A luz vermelha viaja melhor no nevoeiro, e segue-se que as renas, mais do que outros mamíferos, beneficiariam de um nariz que produz luz vermelha. Pelo menos uma rena tem um nariz luminescente (brilhante) que funciona bem em condições de nevoeiro. O objetivo deste artigo é estimar a vermelhidão deste nariz e explorar as suas vantagens e desvantagens.
Introduction
Rudolph The Red-Nosed Reindeer is a classic story of animal behavior by Robert L. May . Ele descreve renas se demitindo (o termo técnico para jogar jogos) e excluindo um membro do grupo chamado Rudolph por causa de seu nariz vermelho invulgarmente grande. A luz do nariz de Rudolph, que pode ser descrita como” deslumbrante “à luz do dia e” brilhante ” à noite, mais tarde provou ser útil na véspera de Natal, quando o nevoeiro Ártico espesso interrompeu os preparativos de voo de Papai Noel e sua equipe de oito renas. Sob estas condições nebulosas, o nariz de Rudolph emitiu luz suficiente para um voo seguro e a entrega de presentes em todo o mundo (Figura 1). Esta história do nariz de Rudolph e seu brilho no nevoeiro é familiar para a maioria das crianças, adultos e biólogos, mas também é considerado anômalo, o que significa extremamente incomum. Como regra geral, os cientistas evitam estudar traços anómalos. O fato de que narizes luminescentes (brilhantes) são tão raros explica por que a cor e as vantagens/desvantagens dos narizes luminescentes são praticamente imaculadas.
- Figura 1-as notas originais de Robert L. May de suas observações de renas foram escritas em um estilo poético chamado tetrameter anapéstico.
- seu caderno incluía esboços de Denver L. Gillen e esta página ilustram o brilho vermelho ou luminescência do nariz vermelho de Rudolph sob condições atmosféricas escuras e drear (reproduzido com permissão da Biblioteca Rauner Special Collections, Dartmouth College).
novas descobertas sobre a visão colorida das renas poderiam conter pistas importantes sobre o valor de um nariz luminescente. Por exemplo , foi descoberto recentemente que as renas árticas (nome científico Rangifer tarandus tarandus) podem ver luz ultravioleta (UV), que é invisível para os seres humanos e a maioria dos outros mamíferos que são principalmente ativos durante o dia. Os benefícios da visão UV são desconhecidos, mas a capacidade de ver a luz UV pode ajudar as renas a ver coisas importantes, como predadores e alimentos. Por exemplo, o pêlo branco dos lobos e alguns alimentos vegetais importantes, tais como líquenes, absorvem a luz UV, fazendo com que os líquenes pareçam escuros, e mais fáceis de ver na neve, porque a neve reflete a luz UV e parece brilhante . Os benefícios de ver luz UV podem ser maiores no meio do inverno, quando o sol é baixo no céu Ártico e a dispersão de luz alta na atmosfera produz luz que é principalmente UV e purplish .Ainda mais surpreendente é a capacidade dos olhos de rena mudarem de cor com as estações do ano. Os olhos de rena têm um tecido refletor parecido com um espelho chamado tapetum lucidum, que é latim para “tapeçaria brilhante”.”Este tecido faz brilhar os olhos, um fenômeno que é mais frequentemente visto quando os faróis de nossos carros brilham nos olhos de animais selvagens ou animais domésticos. Um tapetum lucidum é importante para animais noturnos (noturnos), porque permite que eles vejam no escuro. A coisa notável sobre renas é que seu tapetum lucidum muda de uma cor dourada rica durante o verão para uma cor azul profunda durante o inverno . Os fatores que causam esta mudança de cor são compreendidos, mas as vantagens, se houver, são misteriosas. Uma ideia é que ele pode aumentar a capacidade das renas para ver luz azul sob condições de luz fraca. Portanto, é claro que as renas árcticas têm um tipo de visão altamente incomum e interessante. Mas, ao mesmo tempo, esta habilidade especial de ver luz azul no final de Dezembro é uma desvantagem definitiva sob condições nebulosas.
a transmissão da luz no nevoeiro
é uma acumulação de pequenas gotículas de água ou cristais de gelo suspensos acima da superfície da Terra. Forma-se quando o ar úmido é resfriado abaixo de uma temperatura específica e alguns dos vapores de água condensa (transforma-se em pequenas gotículas líquidas). Por definição, o tempo é considerado nebuloso quando não podemos ver mais de 1000 m à frente. Em seu livro, Robert L. May descreveu fog “tão espesso quanto o fizz branco” e quase visibilidade zero (era “escuro e drear”), o que sugere que o nevoeiro poderia ter sido um dos dois tipos possíveis: nevoeiro de radiação ou nevoeiro de gelo. A neblina de radiação ocorre quando o solo arrefece o ar por cima dele por contacto. A névoa de gelo ocorre quando o ar quente interage com o ar extremamente frio e o vapor de água se transforma diretamente em um sólido, formando pequenos cristais de gelo suspensos no ar.
a capacidade da luz para brilhar através do nevoeiro varia de acordo com a cor da luz. A luz vermelha viaja mais longe, mas a distância que a luz pode viajar diminui se o tamanho dos cristais de gelo ou gotículas de água no nevoeiro é grande . Se as gotículas estão acima de um determinado tamanho, então um processo chamado dispersão Mie irá extinguir toda a luz de qualquer cor . A dispersão de Mie acontece na maioria dos tipos de nevoeiro, tornando a maioria do nevoeiro muito difícil de ver através, mas um nariz vermelho brilhante é previsto para ofuscar qualquer outro tipo de nariz, com a luz vermelha viajando ainda mais em nevoeiro de gelo porque os cristais de gelo em nevoeiro de gelo são menores do que as gotas de água em nevoeiro de radiação . Para entender como o nariz de Rudolph pode ser útil no nevoeiro, é necessário saber a cor exata da luz brilhando de seu nariz.
a cor do nariz de Rudolph
uma pista para a cor do nariz de Rudolph vem da versão de Barbara Hazen da história original de May . Nesta versão, Rudolph se esconde atrás de um arbusto de azevinho para que ” seu nariz vermelho brilhante misturado com as bagas vermelhas brilhantes.”A figura 2 ilustra este evento e a quantidade de luz de cada comprimento de onda, que é uma forma de medir a cor, que salta, ou reflete, de bagas de azevinho. Este tipo de grafo é chamado de espectro de refletância. Se assumirmos que os bagos mostrados na Figura 2 são semelhantes aos de azevinho no Ártico, então podemos estimar que o nariz de Rudolph produz luz com um pico espectral de cerca de 700 nm, uma vez que este é o comprimento de onda de luz refletido mais fortemente pelos bagos azevinho. Um pico de reflexão de 700 nm significa que os bagos, e portanto o nariz de Rudolph, deve ser extremamente vermelho – possivelmente a vermelhidão máxima que os olhos dos mamíferos são capazes de ver.
- Figura 2-uma versão posterior de Rudolph, a rena de Nariz Vermelho, discutiu a cor semelhante das bagas maduras de azevinho e do nariz de Rudolph.
- a ilustração de Richard M. Scarry é mostrada, juntamente com uma imagem de frutos maduros (nome comum: azevinho Inglês; nome científico: Ilex aquifolium). O gráfico mostra os espectros de refletância das bagas, que basicamente descreve a vermelhidão e o brilho de sua cor. A região de sombra vermelha representa a variação e a linha preta representa a média numa amostra de 10 bagos.
esta estimativa é apenas um palpite educado, mas sugere que uma luz de nevoeiro vermelho é melhor do que qualquer outro tipo. O nariz de Rudolph pode ser especialmente importante no inverno, quando os olhos das renas são melhores em ver azul. Porque o nevoeiro bloqueia a luz azul, faz sentido que as renas tenham a maior necessidade de uma luz de nevoeiro em meses de inverno como Dezembro. Isso ajuda a explicar porque o nariz de Rudolph era tão útil para voar em nevoeiro espesso. No entanto, um nariz vermelho luminescente também pode ter desvantagens. Os narizes de rena têm um sistema complexo de muitos vasos sanguíneos minúsculos e , portanto, são bastante quentes, uma característica que não só impede que os narizes de rena congelem, mas também faz com que o calor do corpo de rena a ser perdido para o ar circundante. Se muito calor é perdido de seu nariz brilhante, Rudolph poderia arriscar hipotermia (uma temperatura corporal perigosamente baixa) sob condições meteorológicas extremamente frias. É, portanto, extremamente importante para as crianças fornecer alimentos de alta caloria para ajudar Rudolph a manter a sua temperatura corporal na véspera de Natal.
globalmente, as vantagens de um nariz vermelho luminescente parecem ser maiores do que as desvantagens, o que levanta questões sobre a frequência com que os narizes vermelhos luminescentes ocorrem nas renas. Actualmente, só conhecemos um nariz luminescente na população de renas, mas as suas vantagens sugerem que pode ser transmitido às futuras gerações de renas. Por outro lado , a frequência do tempo nebuloso está diminuindo em todo o mundo devido às mudanças climáticas, o que pode fazer os benefícios de um nariz vermelho brilhante menos importante no futuro. Uma hipótese diferente sugere que o nariz vermelho de Rudolph está infectado com parasitas nasais e simplesmente vermelho e inchado . Ideias tão diferentes sobre a razão pela qual o nariz de Rudolph é vermelho dizem-nos que é necessária uma investigação mais aprofundada, e espera-se que os leitores deste artigo ajudem com a investigação futura sobre as propriedades da luz e nevoeiro árcticas. Tais estudos poderiam lançar uma nova luz sobre a incrível biologia e visão das renas.
glossário
luminescente: emitindo luz; brilhante.
ultravioleta: um tipo de luz invisível para as pessoas, mas visível para alguns animais. Por exemplo, muitas aves e insetos podem ver luz ultravioleta.
TAPETUM LUCIDUM: Um tecido reflector nos olhos de alguns animais que faz com que os seus olhos brilhem quando a luz brilhante os atinge.
MIE SCATTERING: a process named after Gustav Mie, a German professor of physics. Acontece quando partículas redondas ou esféricas de certos tamanhos provocam a dispersão da luz.
agradecimentos
estou grato pela assistência arquivística de J. D. Shaw, M. R. Swan, A. L. Witzel, e funcionários da biblioteca de coleções especiais Rauner, Dartmouth College. Estou em dívida para com a família de maio por facilitar e permitir a reprodução de imagens do Rudolph. As opiniões e pesquisas aqui apresentadas foram inspiradas pela minha filha Eleanor, que gosta de perguntar porquê.
financiamento
financiamento foi recebido da Fundação David e Lucile Packard (Fellowship in Science and Engineering no. 2007-31754).
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