Por que os mamíferos marinhos são tão grandes?

- Atualizado no dia 3 de agosto de 2023 -

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A Baleia-Azul (Balaenoptera musculus) é o mais massivo animal hoje no nosso planeta e também considerado o segundo maior em comprimento. Na verdade, esse cetáceo é talvez o mais massivo que já existiu na história da Terra (!). Suas colossais medidas chegam a ultrapassar 30 metros de comprimento e 180 toneladas de massa corporal. Para se ter uma ideia, estima-se que um dos maiores dinossauros conhecidos, o saurópode Argentinosaurus, não ultrapassava 90 toneladas de massa corporal.

Quatro são as atuais linhagens de mamíferos que traçaram um percurso evolucionário em direção às águas: Sirenia, Cetacea, Pinnipedia e Lutrinae. A maioria dos representantes dessas clades possuem dimensões corporais maiores, na média, do que seus ancestrais terrestres. Mas quais os fatores, ecológicos, biomecânicos e fisiológicos são os responsáveis pelas grandes massas corporais desses organismos?

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(!) ATUALIZAÇÃO: Pesquisadores encontraram o fóssil de uma antiga baleia cuja espécie pode superar o recorde de massa corporal da baleia azul. Para mais informações: Paleontólogos reportaram a descoberta do que pode ser o mais massivo animal que já habitou a Terra

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POSSIBILIDADE OU NECESSIDADE?

Lidar com uma grande massa corporal possui suas vantagens e desvantagens. Uma das grandes vantagens é o fato de grandes animais terem poucos predadores, seja no meio terrestre seja no meio aquático. Porém, uma das grandes desvantagens é a dificuldade corporal de manter [energeticamente e estruturalmente] imensas massas. Mesmo com várias novidades evolutivas emergindo para tal tarefa, entre os vertebrados terrestres isso impõe um verdadeiro desafio devido à ação da gravidade: músculos, articulações e ossos precisam ser muito bem arranjados para permitir uma movimentação minimamente segura e produtiva.

Porém, um dos principais problemas que vêm junto com imensas massas corporais acaba sendo resolvido pelo próprio meio aquático: imerso em grandes volumes de água, o corpo pode alcançar colossais proporções sem se preocupar com o fardo da gravidade, e por isso temos verdadeiros monstros mitológicos nas águas até hoje, como as baleias-azuis.

Mas apesar desse detalhe permitir com facilidade a ocorrência de gigantescos mamíferos marinhos, muitos especialistas apontam que essa não é a principal explicação para termos tantos deles nas águas como se costuma imaginar. Na verdade, isso apenas criaria uma condição que permite a ocorrência dessas enormes massas, junto com o amplo espaço ambiental de exploração (mais recursos de subsistência). E dois estudos, um publicado em 2018 no periódico Proceedings of the National Academy of Sciences (Ref.1) e um mais recente publicado na Science (Ref.3), trouxeram duas explicações possivelmente complementares para a questão.

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NÃO É MINHA CULPA, É A ÁGUA

Apesar dos mamíferos que vivem no ambiente aquático compartilharem um corpo com formato semi-retangular e descenderem de mamíferos terrestres, eles não possuem um parentesco evolucionário próximo. Focas e leões-marinhos, por exemplo, estão relacionados com uma linhagem ligada ao cães, os peixe-bois compartilham uma ancestralidade com os elefantes, e as baleias e golfinhos estão relacionados com os hipopótamos e outros mamíferos com cascos.

Nesse sentido, para aprender mais sobre como esses grupos de mamíferos terrestres seguiram o caminho evolucionário em direção ao meio aquático, os pesquisadores responsáveis pelo estudo na PNAS analisaram a massa corporal de 3859 espécies ainda existentes de mamíferos e fósseis representando 2999 espécies de mamíferos extintas, via comparação filogenética.

As análises mostraram que uma vez que os animais terrestres passaram a habitar de vez o meio aquático - especialmente o marinho -, eles evoluíram bem rapidamente para grandes dimensões corporais, mas convergindo para cerca de 500 kg como massa ideal. Ancestrais menores como aqueles relacionados aos caninos aumentaram mais suas dimensões corporais do que ancestrais maiores, como hipopótamos, para alcançar essa massa ideal, sugerindo que maior é melhor para a vida aquática, mas até certo ponto. Apesar disso, os pesquisadores apontaram que as lontras - as quais passaram a dominar o ambiente aquático em um período geológico mais recente - não estão seguindo essa tendência, talvez porque muitas espécies desses animais ainda estão vivendo boa parte do tempo em terra firme.

O motivo para essa "busca" dos mamíferos aquáticos por grandes massas, de acordo com a conclusão do novo estudo, seria para dificultar a perda de calor para o ambiente em regiões com águas mais frias do que a média de temperatura corporal. Quando um organismo é muito pequeno, ele tende a perder rapidamente calor para a água - a qual possui grande calor específico (necessita de bastante energia calorífica para aumentar 1°C) -, e isso para os mamíferos seria trágico, já que possuem um metabolismo bastante acelerado no geral. Com um corpo mais volumoso, mais difícil é a passagem de calor para fora dele. Quando a área superficial do corpo é muito grande em relação ao volume (pequenos animais), a transferência térmica aumenta drasticamente.

Porém, já mencionando o metabolismo, este aumenta com o tamanho do corpo, impondo limitações em relação à quanta massa corporal seria possível acumular em um animal marinho. Isso porque mais comida seria necessário para manter o metabolismo, e, por isso, a maioria acaba convergindo para uma massa ideal, ou seja, os 500 kg. Nesse sentido, os pesquisadores mostraram que, ao contrário de muitas hipóteses que afirmavam que os mamíferos no ambiente aquático possuíam uma maior liberdade no acúmulo de massa corporal, as restrições no meio aquático mostram-se até maiores do que as terrestres devido à grande perda de calor para as águas e maior gasto energético com a manutenção de corpos maiores.

Por outro lado, assim como as lontras ocupam uma exceção no extremo de relativa pequena massa adquirida durante o percusso evolucionário, as baleias rorquais (subordem Mysticeti), como as baleias-azuis, entram como uma 'pesada' exceção no extremo de grande massa. Mas, nesse caso, os pesquisadores vieram com a explicação: o modo como elas se alimentam permitiu que alcançassem massas muito maiores do que a média das baleias dentadas (subordem Odontoceti).

As baleias rorquais ('baleias verdadeiras') se alimentam gastando a menor energia possível (esses mamíferos engolem uma grande quantidade de água marinha rica em presas e utilizam as famosas fileiras de cerdas queratinosas na boca ao invés de dentes para filtrar essa água e recolher o alimento), além de encontrarem farta quantidade do seu tipo principal de alimento nos oceanos: krill (ordem Euphausiacea), pequenos e abundantes crustáceos parecidos com um camarão que chegam a fornecer, por exemplo, quase 4 toneladas diárias de alimento para uma Baleia-Azul adulta. Sem esse modo oportuno e "preguiçoso" de alimentação - apesar dos substanciais custos energéticos nos mergulhos durante a busca por alimento -, o máximo de tamanho que se consegue chegar é a cachalote (35-57 toneladas), a maior das baleias dentadas.

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COMER, COMER

Já o estudo publicado na Science focou nos cetáceos e caminhou na linha de conclusão do último estudo em relação às rorquais. Aqui, os pesquisadores encontraram que o aumento das dimensões das baleias é favorecido por uma maior facilidade na captura de presas, e que esse aumento é limitado apenas pela disponibilidade de presas. No caso das maiores baleias rorquais, quanto maior o corpo, maior a capacidade de armazenamento de água rica em presas (100% a 160% do volume do próprio corpo) e subsequente filtração, ou seja, o gigantismo permite uma exploração altamente eficiente de grandes e densas porções de água marinha rica em alimento.

Nesse sentido, o estudo mostrou que o gigantismo cetáceo é fomentado pelas estruturas que aumentam as taxas de captura de presas e o consumo de energia em clados com mecanismos divergentes de alimentação. No entanto, para manter uma alta eficiência energética em grandes dimensões corporais, os cetáceos precisam explorar ou um grande número de presas individuais ou densas porções de pequenas presas. Apesar da falta de grandes presas e aumento no custos de captura de tais presas limitarem a eficiência energética das grandes baleias dentadas, como as cachalotes, os pesquisadores encontraram dados sugerindo que as grandes rorquais - como as baleias azuis - não são limitadas pelo tamanho e a densidade de porções de krill no ápice produtivo das temporadas de alimentação, e sim por quanto tempo essas porções densas de krill ficam disponíveis durante a temporada de alimentação no verão em maiores latitudes, ou ao longo do resto do ano (algo que limita a quantidade de reservas de lipídios que serão usadas nas migrações e durante o período reprodutivo nas baixas latitudes).

Concluindo, o estudo mostrou que o tamanho corporal dos cetáceos não é limitado pela fisiologia, mas pela disponibilidade de presas e pela taxa na qual a presa pode ser explorada usando os diferentes mecanismos de alimentação que evoluíram nas baleias.

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Leitura complementar: Qual a quantidade de alimento que uma baleia consome diariamente?

> Notável apontar que os Ictiossauros - répteis marinhos extintos - evoluíram grandes dimensões corporais de forma convergente em relação aos cetáceos. Fica a sugestão de leitura: Cientistas revelam o maior réptil marinho até o momento conhecido

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CONCLUSÃO

Independentemente do ambiente aquático permitir gigantescos animais como as baleias-azuis, é o balanço entre gasto e ganho energético - em termos de metabolismo e perda de calor para a água - que parece controlar a distribuição de massas corporais entre os mamíferos aquáticos. Com base nas evidências científicas acumuladas até o momento, fica fortemente sugerido que ao invés de libertar os animais de restrições relativas às dimensões corporais máximas, viver no meio aquático parece impor uma pressão seletiva mais forte do que viver no meio terrestre. Em outras palavras, ser um grande mamífero no meio aquático é custoso e apenas uma realidade porque esses animais precisam ser grandes. E, no caso das rorquais, ter as maiores dimensões corporais possíveis traz grandes vantagens devido ao seu modo de alimentação.

Artigos recomendados:

REFERÊNCIAS CIENTÍFICAS

Gearty et al. (2018). Energetic tradeoffs control the size distribution of aquatic mammals. PNAS, 115 (16) 4194-4199. https://doi.org/10.1073/pnas.1712629115
https://earth.stanford.edu/news/stanford-researchers-learn-why-aquatic-mammals-need-be-big-not-too-big
Goldbogen et al. (2019). Why whales are big but not bigger: Physiological drivers and ecological limits in the age of ocean giants. Science, Vol. 366, Issue 6471, pp. 1367-1372. https://doi.org/10.1126/science.aax9044