Bruna Aline Oliveira Danieli Carvalho dos Santos Priscila M.F. Reis Rosana Cunha Bueno

Artigo Deteco da intensidade de campo magntico por tartarugas marinhas

Centro Universitrio Fieo 2011

Artigo Deteco da intensidade de campo magntico por tartarugas marinhas

Fisiologia Animal Comparada Prof Dr Andra Garrido Deteco da intensidade de campo magntico por tartarugas marinhas

Muitos animais migratrios podem determinar sua posio global, localizando caractersticas do campo magntico da Terra. Para fazer isso, o animal deve perceber (pelo menos) dois parmetros magnticos diferentes, cada qual deve variar em uma direo diferente na superfcie da Terra. No h nenhuma evidncia de que qualquer animal possa perceber duas caractersticas magnticas ou mapas magnticos. Vrias populaes de tartarugas marinhas fazem migraes transocenicas antes de retornar ao seu local de nascimento, ou perto das praias onde foram chocadas. Ao longo das rotas migratrias, a totalidade ou a maioria dos locais possuem uma combinao nica de intensidade do campo magntico e inclinao da linha do campo. Tem sido demonstrado que filhotes das tartarugas cabeudas podem distinguir entre diferentes graus de inclinao magntica. Aqui ns relatamos que as tartarugas tambm podem distinguir entre diferentes intensidades de campo em sua rota migratria. Assim, as tartarugas marinhas possuem as habilidades mnimas necessrias para localizarem-se numa posio sensorial global usando uma bicoordenada do mapa magntico. A capacidade de retornar a uma praia especfica para o assentamento centenas ou milhares de quilometros de distncia comum entre as tartarugas marinhas. Por exemplo, as tartarugas verdes que desovam na Ilha de Ascenso no Atlntico Sul migram regularmente entre a praia de nidificao e suas reas de alimentao no Brasil, uma distncia em linha reta de mais de 2.000 km. A maioria das tartarugas de Kemp Ridley do Atlntico, retorna ao Golfo do Mxico em uma praia isolada, para colocar seus ovos, e muitas que nidificam no Japo cruzam o Oceano Pacfico at a Califrnia antes de regressarem s suas praias de nascimento.

Fig. 1 - Diagrama do giro do Atlntico Norte. Correntes do giro so representadas por setas. O n 1 indica o nico local dentro do redemoinho onde a intensidade do campo 52.000nT O n 2 indica onde encontrada uma diferena de intensidade no giro de 43.000nT.

As tartarugas marinhas adultas podem tambm localizar pequenos locais isolados que no so praias de nidificao. As tartaugas cabeudas e as tartarugas verdes que nidificam ao longo da Grande Barreira de Corais retornam para um local especfico, em dispersas reas de alimentao localizadas a centenas ou milhares de quilmetros de distncia de

seus locais de nidificao. Recentes experimentos de monitoramento por satlite tem mostrado que a migrao de tartarugas verdes, muitas vezes segue caminhos essencialmente em linha reta, diretamente para seus objetivos. Como as tartarugas marinhas realizam essas proezas notveis da navegao de longa distncia, ainda no sabemos. Assim como os adultos, os filhotes de tartarugas marinhas tambm, so migratrios. Ao longo da costa leste da Flrida, entram no mar logo depois de sair de seus ninhos. Eventualmente alcanam o giro do Atlntico Norte (o atual sistema circular que circunda o Mar de Sargasso; ver Fig. 1), e permanecem dentro dos limites do giro por vrios anos enquanto crescem e amadurecem. Por serem to pequenos, os filhotes esto mais propcios a experincias de laboratrio do que os adultos, a pesquisa sobre a orientao das tartarugas marinhas e de navegao foi amplamente focada nos filhotes. Os filhotes de tartarugas cabeudas orientam-se pelo campo magntico da Terra e podem distinguir entre ngulos de inclinao magntica encontrados em diferentes pontos ao longo de sua rota migratria no giro do Atlntico Norte. Localizam-se pela intensidade do campo magntico, assim como pela inclinao que varia ao longo da superfcie da Terra. Este estudo visa determinar se filhotes podem diferenciar as intensidades de campo; se esto sujeitos intensidades diferentes encontrados ao longo de sua rota migratria e se ocorre ambos lados opostos do Oceano Atlntico (Fig. 1). As tartarugas foram testadas em piscina circular, que foi cercado por um sistema informatizado de bobina, que controlou precisamente o campo magntico no qual vive cada tartaruga. Cada filhote foi amarrado a uma unidade de controle eletrnico, que transmitiu a posio da tartaruga para um computador em uma sala adjacente. Tartarugas testadas no campo de 52.000nT (um campo 10,6% maior do que a praia nascimento, e em um nvel que s encontrou por perto filhotes do Sul e Carolina do Norte, EUA), cerca de Leste (Fig.2). Aqueles expostos a um campo de 43.000nT (um campo de

8,5% mais fracos que o campo de praia de nascimento, e num primeiro nvel encontrado no lado oriental do Atlntico, perto de Portugal) para o oeste de cisne (Fig.2). As duas distribuies so significativamente diferentes (teste de Watson, U = 0.401, P = 0,001).

Fig. 2. Evidncias de um mapa magntico em fihotes de tartarugas verdes. Filhotes de tartarugas foram capturados em reas de alimentao, cada tartaruga foi exposta a um campo magntico que existe em um dos dois locais distantes. Nos diagramas de orientao, cada ponto representa a mdia do ngulo de uma tartaruga. A seta no centro de cada crculo representa o ngulo mdio do grupo. As linhas tracejadas representam o intervalo de confiana de 95% para a mdia do ngulo.

Esses resultados demonstram que filhotes podem distinguir entre as intensidades de campo magntico, que normalmente so encontrados durante seus primeiros meses no giro do Atlntico Norte. Alm disso, as respostas direcionais so consistentes com a hiptese de que os filhotes derivam informaes de posicionamento de intensidade de campo e, em seguida nadam em direes que os mantm dentro dos contornos do giro do Atlntico Norte. Dentro do redemoinho, a intensidade de campo de 52.000nT existe em apenas um local: ao longo da costa sudeste do Estados Unidos, na regio onde vira a Gulf Stream leste do Atlntico (Fig. 3). Assim, a orientao do leste de filhotes na rea de 52,000 nT consistente com a rota migratria da Flrida. Tal orientao provavelmente leva tartarugas mais longe da costa da Amrica do Norte e em direo ao centro da Corrente do Golfo, que por sua vez, pode reduzir o risco de perder-se ao norte. Sendo tartarugas de gua fria fatalemente morreriam fora do giro. Da mesma forma, pois as tartarugas no primeiro encontro com um campo de 43.000nT, no lado oriental do Atlntico, orientam-se para oeste procurando abrigo da presente condio tambm na funo de manterem-se dentro dos limites do giro.

Fig. 03 - Isoclnicas (linhas tracejadas) e isodinmicas (linhas slidas), na regio ocenica ao redor Ilha de Ascenso. Isoclinicas adjacentes diferem em 2 e isodinamicas adjacentes por 1... As duas caractersticas geomagnticas fornecem as tartarugas uma posio bicoordenada para encontrar o sistema entre a Ascenso e a costa brasileira. Obs.: Isoclnicas so usados para detectar longitude, que so as linhas de ngulo de inclinao e as isodinmicas so usadas para detectar linhas de intensidade de campo.

Embora os resultados demonstrem que filhotes podem obter pelo menos alguma informao posicional das caractersticas do campo magntico terrestre, no demonstra que um filhote pode realmente corrigir sua posio em relao a um objetivo (ou seja, se eles podem navegar como os adultos) isso ainda no conhecido. possvel, que os filhotes ao surgirem em seus ninhos, possam ser programados apenas para nadar em direes especficas em resposta a determinadas caractersticas magnticas encontradas ao longo das rotas migratrias (por exemplo, parmetros magnticos ao longo da fronteira do extremo norte do giro pode obter orientao para o sul, enquanto que caractersticas ao longo do sul da fronteira do giro pode provocar natao em direo ao norte). Assim, as tartarugas jovens podem permanecer dentro de um giro favorvel ou regio ocenica sem possuir a habilidade de navegar. Em contrapartida, a capacidade dos adultos para nadar diretamente para os beros a centenas ou milhares de quilmetros de distncia implica claramente uma capacidade de fixar posio em relao a um objetivo. Tendo em conta que filhotes podem detectar o ngulo de inclinao magntico e a intensidade do campo magntico, os autores sugerem que a tartaruga marinha mais velha aprende os gradientes para estas duas caractersticas magneticas e, eventualmente, como adultos, desenvolveram em grande escala as bicoordenadas magnticas para uso em longas migraes a distncia. Um exemplo particularmente claro de como a inclinao e a intensidade podem ser usadas para encontrar a posio pode ser observado no Atlntico Sul, em toda a gama migratria da populao de tartarugas verdes da Ilha de Ascenso (Fig.3). Entre Ascenso e o Brasil, isoclinicas (linhas de campo de inclinao igual) e isodinamicas (linhas de campo de intensidade igual) de uma grade quase ortogonais. Assim, todas as localizaes entre as reas de alimentao no Brasil e as praias de nidificao em Ascenso so definidas por combinaes nicas de intensidade e inclinao. Uma tartaruga de migrao, utilizando uma bicoordenada magntica, com base nesses dois parmetros poderia, portanto, determinar a sua posio em qualquer lugar ao longo do seu percurso. Isoclnicas e isodinmicas se cruzam em ngulos menores no Atlntico Norte. No entanto, os dois conjuntos de isolinhas formam uma grade diagonal que poderia ser usada para aproximar a posio global de quase todos os locais ao longo do giro Atlantico Norte (Fig. 4), bem como de todas as reas de alimentao conhecidas das tartarugas cabeudas, ao longo da costa norte-americana.

Fig. 4 - Isoclnicas (linhas tracejadas) e isodinmicas ( linhas slidas) no Atlntico Norte.

Se um mapa magntico efetivamente usado por tartarugas marinhas durante a navegao, que pode variar de um sistema que fornece apenas uma estimativa bruta de posicionamento global para um capaz de localizar uma praia especfica, o resultado vai depender, em parte, da sensibilidade das tartarugas para os dois parmetros magnticos, que hoje totalmente desconhecido. No entanto, as abelhas podem ser capazes de detectar diferenas de intensidade to pequena quanto 25nT, e uma sensibilidade de aproximadamente 10 a 20nT suposta para as aves. Se as tartarugas tm habilidades de assimilar a intensidade e tambm, podem detectar o ngulo de inclinao com grande preciso, elas possuem um sistema altamente preciso, pelo menos, essa possibilidade teoricamente possvel. Como alternativa, no entanto, um mapa magntico poderia funcionar apenas como orientao para as tartarugas, na rea geral de uma praia do assentamento, perto o suficiente para outras pistas (por exemplo, olfativas ou visuais) e assim permitir a localizao definitiva do local de nidificao.

Os mapas magnticos bicoordenados que propusemos poderiam presumivelmente no fornecer informaes precisas de posicionamento em locais de fortes anomalias magnticas, e a posio exata Lesta-Oete pode no ser determinada sem ambiguidades nas poucas partes da regio central do Atlntico Norte onde isoclinicas e isodinamicas so paralelas (Fig. 4). Porque as reas coincidentes com isolinhas so relativamente restritas, e porque no ocorrem em nenhum dos locais frequentados por tartarugas adultos, no consider-los iria representar um srio problema para a hiptese. Alm disso, a migrao atravs de tais regies seria necessariamente difcil, uma tartaruga em seu caminho para uma praia de assentamento na Amrica do Norte, pode, por exemplo, seguir simplesmente nadando para o oeste, at que re-entre na rea onde possivelmente ocorrer uma correo da posio. Mesmo que as tartarugas no possam usar bicoordenadas de mapas magnticos, a capacidade de detectar diferena na intensidade do campo pode ainda ser usada na navegao de longo curso. Por exemplo, as tartarugas podem detectar anomalias magnticas e us-las como marcos para pilotar por reas familiares, ou elas podem seguir mximas magnticas e caminhos mnimos que surgiram como resultado da expanso dos fundos ocenicos. Algumas baleias e os golfinhos nadam assim, em lineaes magnticas durante a migrao. A capacidade de detectar a intensidade do campo magntico pode ser utilizada por tartarugas marinhas de vrias maneiras durante longas migraes. Por ora, contudo, precisamente como as tartarugas marinhas navegam em mar aberto continua a ser um grande mistrio da biologia comportamental.

Concluso Muitos animais migratrios, como por exemplo, golfinhos, baleias, aves, abelhas e outros... Podem determinar sua posio global, localizando os campos magnticos da Terra... Para isso, o animal deve perceber pelo menos dois parmetros diferentes de localizao. O local de nascimento de uma tartaruga marinha chamado de praia de nidificao. As tartarugas marinhas passam a vida no mar e quando adultas, aps atingirem a maturidade sexual, na hora de desovar, voltam ao exato lugar onde elas prprias foram chocadas. Elas passam a vida em alto mar, onde a gua tem temperatura e quantidade de alimentos ideais. Cada local ao longo das rotas migratrias das tartarugas possui uma combinao nica de intensidade de campo magntico (isodinmicas) e inclinao da linha de campo (isoclnicas). As linhas Isoclinicas diferem em 2 e linhas isodinamicas em 1... As duas caractersticas geomagnticas fornecem s tartarugas uma posio bicoordenada para se localizarem no globo.

As tartarugas que foram usadas nesse estudo foram: a Tartaruga Cabeuda (Caretta caretta), e a Tartaruga Verde (Chelonia mydas). Assim como os adultos, os filhotes de tartarugas marinhas tambm so migratrios e por serem to pequenos, esto mais propcios a experincias de laboratrio do que os adultos. Os filhotes foram testados em uma piscina circular que foi cercada por um sistema informatizado de bobina, que controlou precisamente o campo magntico. Em cada filhote foi amarrada uma unidade de controle eletrnico, que transmitiu a posio da tartaruga para um computador, que cruzou os dados. O resultado demonstrou que os filhotes podem distinguir entre as linhas isodinmicas e isoclnicas, que so as bicoordenadas conhecidas pelos filhotes durantes seus primeiros meses de vida. As respostas ao estudo so consistentes com a hiptese de que os filhotes detectam informaes de posicionamento e em seguida nadam em direes que os mantm dentro dos contornos do local onde eles devem ficar at chegarem vida adulta. No caso das Tartarugas Verdes, esse local o Giro do Atlntico Norte, onde elas ficam durante o seu desenvolvimento e amadurecimento. Por serem tartarugas da gua fria, fatalmente elas morreriam fora do giro, onde a gua tem temperatura ideal e quantidade de alimento ideal. Da mesma forma que as tartarugas Cabeudas se mantm numa rota procurando o abrigo presente entre a costa brasileira e a costa africana. Elas retornam ao seu local de nidificao somente para a desova. A intensidade do campo magntico dentro do giro do Atlntico Norte de aproximadamente 52.000nT, estudos mostram que abelhas podem detectar uma intensidade to pequena quanto 25nT e as aves detectam de 10 a 20nT. Portanto teoricamente possvel que as tartarugas possuam um sistema altamente preciso de deteco das bicoordenadas. A pesquisa demonstra que os filhotes podem obter pelo menos alguma informao posicional do mapa magntico da Terra, mas no demonstra que um filhote possa realmente corrigir sua posio apenas pelas bicoordenadas. possvel que os filhotes ao nascerem, sejam programados apenas para nadar em direes especficas em resposta a determinadas caractersticas encontradas ao longo da rota migratria, como por exemplo, alteraes na expanso dos fundos ocenicos, cadeias de montanhas e etc... Porm a capacidade dos adultos para nadar para seus beros a centenas ou milhares de quilmetros de distncia implica claramente numa capacidade de fixar posio em relao a um objeto. Tendo em conta que elas podem detectar as linhas do campo magntico, os autores sugerem que a tartaruga marinha adulta aprende gradientes para bicoordenadas e desenvolvem essa capacidade para se localizarem, porm auxiliadas por outras pistas como: olfativas, visuais, o relevo do fundo ocenico e etc... A pesquisa levou a um resultado de que os mapas magnticos bicoordenados podem fornecer informaes precisas em locais de fortes anomalias magnticas, mas a posio

exata depende de outras informaes, que associadas fazem com que as tartarugas encontrem sua praia de nascimento a milhares de quilmetros de distncia. Tambm no conhecida fisiolgicamente, qual a parte do crebro das tartarugas guarda essa informao. Resultados esses, que levam a necessidade de serem realizadas outras pesquisas, pois como as tartarugas marinhas navegam em mar aberto, continua a ser um grande mistrio da biologia comportamental.