Insetti straordinari surclassano le macchine volanti create dall’uomo

DOPO una guerra, giornalisti ed esperti militari tendono ad esaltare le sofisticate armi moderne. Tessono le lodi delle “bombe intelligenti”, i missili cruise laserguidati, e di elicotteri da combattimento più manovrabili (e micidiali) che mai. Non c’è dubbio che per produrre queste armi c’è voluta spesso una notevole dose di ingegno. Ma di rado chi applaude entusiasta queste macchine di morte ammette una semplice verità: anche le più sofisticate meraviglie dell’aeronautica sono rozze e primitive in paragone alle minuscole macchine volanti che abbondano nella creazione.

Prendiamo il missile cruise. Stando al Wall Street Journal, “il tragitto del cruise è predeterminato mediante una carta topografica digitale di riferimento immagazzinata nel calcolatore di bordo. Uno zoom e dei sensori elettronici mantengono la rotta mentre il missile sfreccia a velocità alto-subsonica incollato al terreno”. Sembra piuttosto sofisticato, non è vero? Ma ora prendiamo, come termine di paragone, un umile insetto cacciatore di api: il Philanthus triangulum.

Un cartografo in miniatura

Ben Smith, redattore tecnico della rivista di informatica BYTE, di recente ha scritto: “In paragone al Philanthus triangulum, il cruise è decisamente stupido”. Perché? Perché nonostante tutta la sua tecnologia d’avanguardia, un missile cruise si può ingannare piuttosto facilmente. Smith spiega: “Basta spostare l’obiettivo vero e sostituirlo con uno fasullo. Visto che nel distruggere l’obiettivo il cruise distrugge anche se stesso, non potrà mai scoprire di aver commesso un errore”.

Ingannare il nostro piccolo insetto, invece, è tutt’altra cosa. Un biologo che studia questi insetti ci ha provato. Dopo aver notato che centinaia di esemplari vivevano in una comunità in cui gli ingressi dei nidi erano rappresentati da fori identici disposti su un tratto di spiaggia, aspettò che uno d’essi si alzasse in volo e ricoprì in fretta con la sabbia l’ingresso del nido. Poi aspettò per vedere se l’insetto sarebbe riuscito a ritrovare il foro. Con sua sorpresa, esso atterrò nel punto preciso in cui c’era il nido, e scavando liberò l’ingresso nascosto! Notando che l’insetto, ogni volta che partiva o tornava, volava sopra il nido e compiva quello che sembrava un giro di ricognizione, il biologo ipotizzò che esso stesse memorizzando i punti di riferimento, così da crearsi una specie di carta topografica mentale.

Per verificare la sua teoria coprì di nuovo l’ingresso del nido, ma questa volta spostò alcune pigne che erano lì vicino. Quando l’insetto tornò, fece il solito giro di ricognizione e poi atterrò nel posto sbagliato! Per un momento rimase confuso. Poi si alzò nuovamente in volo e fece un altro giro di ricognizione, questa volta più in alto. A quanto pare, questo nuovo punto di vista gli permise di avere punti di riferimento più sicuri, poiché trovò immediatamente il nido nascosto e lo liberò di nuovo dalla sabbia.

Il calcolatore di bordo di un cruise può costare quasi un milione di dollari e pesa una cinquantina di chili. Il Philanthus triangulum ha un cervello grande quanto la capocchia di uno spillo. Ben Smith aggiunge: “Il Philanthus triangulum è anche in grado di camminare, scavare, trovare e superare in abilità la sua preda, nonché trovare un compagno con cui accoppiarsi (cosa che sarebbe disastrosa per un missile cruise)”. Smith conclude dicendo: “Anche in quei casi in cui i modelli perfezionati di quest’anno hanno, rispetto a quelli dell’anno scorso, caratteristiche superiori di un ordine di grandezza, non si sono ancora avvicinati in maniera apprezzabile alle capacità del cervello dell’umile Philanthus triangulum, per non parlare delle capacità della mente umana”.

Ali meravigliose

Lo stesso si può dire delle più sofisticate macchine volanti costruite dall’uomo, come gli elicotteri da combattimento. Robin J. Wootton, paleoentomologo inglese, studia da oltre due decenni il volo degli insetti. Di recente ha scritto sulla rivista Scientific American che alcuni insetti “sono capaci di straordinarie acrobazie aeree. La mosca domestica, ad esempio, partendo da una condizione di volo veloce, è in grado di decelerare, restare sospesa a mezz’aria, girare su se stessa in uno spazio pari alle sue dimensioni, volare a testa in giù, eseguire la gran volta, rollare e atterrare sul soffitto, tutto in una frazione di secondo”.

Cosa permette a queste minuscole macchine volanti di surclassare in questo modo i velivoli costruiti dall’uomo? Ebbene, in genere i velivoli si valgono di giroscopi per mantenere la stabilità nelle manovre. Le mosche hanno la propria versione di giroscopio: i bilancieri, organi a forma di clava che si trovano proprio dove altri insetti hanno le ali posteriori. I bilancieri ruotano in sincronia con le ali. Guidano la mosca in volo e le fanno mantenere l’equilibrio mentre sfreccia qua e là.

Ma il vero segreto, secondo il paleontologo Wootton, sta nelle ali degli insetti. Egli scrive che negli anni ’60, quando era già laureato e studiava per conseguire il dottorato di ricerca, cominciò a sospettare che le ali degli insetti fossero “molto più che membrane con nervature disposte secondo schemi astrusi”, come spesso venivano descritte. Piuttosto, egli dice, “a me ogni ala sembrava un elegante prodotto di ingegneria in miniatura”.

Ad esempio, le lunghe nervature delle ali degli insetti sono in effetti forti tubi in cui sono contenuti tubicini pieni d’aria detti trachee respiratorie. Questi “longheroni”, leggeri e rigidi a un tempo, sono collegati da nervature trasversali. La struttura che si viene così a formare non è solo bella; secondo Wootton, è simile alle travature a traliccio e alle strutture controvento che gli ingegneri impiegano per aumentare la robustezza e la rigidità delle loro costruzioni.

Su questa complessa struttura è tesa una membrana eccezionalmente robusta e leggera, che gli scienziati non comprendono ancora del tutto. Wootton osserva che il fatto che questa membrana sia tesa sull’“intelaiatura” dell’ala ne aumenta la robustezza e la rigidità, più o meno come un pittore riscontra che un telaio di legno traballante diventa rigido quando vi tende sopra la tela.

Ma le ali non devono essere troppo rigide. Devono fare i conti con le enormi sollecitazioni derivanti dal battere ad alta velocità e devono essere in grado di assorbire molti urti. In armonia con ciò, esaminando le ali in sezione Wootton riscontrò che in molti casi esse si assottigliano andando dalla base all’estremità, il che le rende più flessibili alle estremità. Egli scrive: “In genere le ali, in caso di urto, non oppongono una rigida resistenza ma cedono e poi riprendono subito la conformazione originale, come una canna al vento”.

Fatto ancora più degno di nota, le ali possono cambiar forma durante il volo. È vero che la stessa cosa avviene anche nelle ali degli uccelli, ma questi ultimi usano la muscolatura alare per modificare la forma delle ali. Negli insetti i muscoli non si estendono oltre la base delle ali. Sotto questo aspetto l’ala di un insetto è come la vela di una barca. Per cambiare forma, i comandi devono venire dalla base, dall’equipaggio che sta sul ponte, vale a dire dai muscoli che sono nel torace dell’insetto. “Tuttavia”, osserva Wootton, “le ali degli insetti sono di gran lunga più sofisticate delle vele, e ben più interessanti. . . . Sono anche dotate di ammortizzatori, contrappesi, meccanismi per evitare che piccoli strappi si estendano e di molti altri accorgimenti semplici ma estremamente efficaci, i quali accrescono tutti l’efficacia aerodinamica dell’ala”.

L’elemento fondamentale: la portanza

Tutte queste caratteristiche strutturali, e molte altre, permettono all’insetto di manovrare le ali in modo da ottenere l’elemento fondamentale per il volo: la portanza, la spinta aerodinamica verso l’alto. Wootton descrive più di mezza dozzina di modi complessi in cui gli insetti manovrano le ali per generare una spinta verso l’alto.

Marvin Luttges, ingegnere aerospaziale, ha studiato per dieci anni il volo delle libellule. Questi insetti generano una tale portanza che la rivista americana National Wildlife recentemente ha definito il loro volo “un miracolo di aerodinamica”. Luttges attaccò minuscoli pesi a una libellula e riscontrò che il piccolo insetto poteva trasportare in volo, senza problemi, un carico che pesava da due volte a due volte e mezzo il suo stesso peso. Questo significa che, in proporzione, queste creature hanno una capacità di sollevamento tre volte superiore a quella del più efficiente velivolo di fattura umana!

Come fanno? Luttges e i suoi collaboratori riscontrarono che ogni volta che la libellula batte le ali le ruota leggermente, generando minuscoli vortici sulla loro superficie superiore. Questo modo complesso di sfruttare quelle che gli ingegneri chiamano correnti d’aria non stazionarie è ben diverso dal modo di volare degli aerei costruiti dall’uomo, che hanno bisogno di correnti d’aria stazionarie. Ma è la capacità della libellula di “sfruttare l’energia dei vortici”, come dice National Wildlife, a creare questa “eccezionale portanza”. Le ricerche di Luttges sono finanziate sia dall’aeronautica che dalla marina militare americana. Se gli aerei riuscissero a sfruttare princìpi simili, potrebbero decollare molto più facilmente e atterrare su piste molto più corte.

Ma anche la manovrabilità delle libellule è ardua da imitare. National Wildlife fa notare che, sin dal suo primo volo, la libellula compie “immediatamente acrobazie che i piloti dei più sofisticati apparecchi odierni possono solo invidiare”.

Non c’è da meravigliarsi, dunque, se il paleontologo Wootton disse, a conclusione dell’argomento: “Più comprendiamo il funzionamento delle ali degli insetti, e più la loro struttura appare ingegnosa e meravigliosa”. E aggiunse: “Esse hanno ben pochi paralleli nella tecnologia, se pure ne hanno, finora”.

“Finora”. Questa parola rivela la convinzione ottimistica (se non addirittura arrogante) che l’uomo, avendo a disposizione tempo sufficiente, sarebbe in grado di riprodurre praticamente tutte le opere del Creatore. Non c’è dubbio che l’uomo continuerà a produrre imitazioni ingegnose e degne di nota di ciò che trova nella natura. Ma dovremmo ricordare bene questo: una cosa è imitare, tutt’altra cosa è inventare. Valgono ancora le parole che il saggio Giobbe pronunciò più di 30 secoli fa: “Chiedi, ti prego, agli animali domestici, e ti istruiranno; anche alle creature alate dei cieli, e ti informeranno. Chi fra tutti questi non sa bene che la stessa mano di Geova ha fatto ciò?” — Giobbe 12:7, 9.