30 Novembre 2021
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Perché gli uccelli sbattono le ali molto velocemente?

Perché alcuni uccelli sbattono le ali costantemente, mentre altri sbattono le ali, poi le fissano in posizione come un aereo e planano, poi le sbattono di nuovo o agiscono come bombardieri in picchiata?

Colibrì

Sbattere le ali: I colibrì hanno ali ad alta velocità che sono spazzate indietro come le ali di un jet da combattimento e si assottigliano fino ad una punta sottile ed ellittica (Fonte: tane_mahuta/iStockphoto)

Dalle acrobazie aeree dei voli delle rondini allo zip e hover dei colibrì, il pigro battito d’ali di un pellicano in crociera e il silenzioso swoop di un gufo, l’infinita varietà dei modelli di volo degli uccelli ha sempre affascinato gli esseri umani legati alla terra.

Gli uccelli possono cambiare la forma delle loro ali, la curvatura (lo spessore relativo delle ali superiori e inferiori), l’angolo e persino la posizione delle singole piume per spingersi in aria e per manovrare all’inseguimento della preda o per sfuggire ai predatori.

Sia le ali fisse che quelle battenti funzionano deviando l’aria verso il basso, dice il professor Geoffrey Spedding, presidente di ingegneria aerospaziale e meccanica alla University of Southern California.

“Quando l’aria è forzata verso il basso, la forza di reazione è verso l’alto e questa forza di sollevamento sostiene il peso dell’uccello. Il motivo per cui le ali si sbattono è quello di generare la spinta: non avendo centrali elettriche separate, come eliche o motori a reazione, le ali degli uccelli (e dei pipistrelli) devono fare tutto”, dice Spedding.

Gli uccelli si spingono in avanti accelerando l’aria all’indietro usando le ali. Tuttavia, alcune specie hanno bisogno di sbattere le ali a intermittenza per superare la resistenza causata da questo movimento d’aria.

“La resistenza del profilo è causata dal movimento dell’aria viscosa su un’ala, che è comparativamente più importante su piccola scala che su grande scala”, spiega Spedding.

“Combattere la resistenza richiede energia, così gli uccelli adottano particolari stili di volo che massimizzano l’efficienza energetica, permettendo loro di perseguire la loro ‘missione’ – manovrare intorno al suo habitat locale e trovare il cibo”.

Per esempio, piccoli uccelli come rondini e rondoni planano mentre cacciano insetti in spazi aperti, spiega Spedding. “La loro missione è diversa da quella delle aquile che si librano sulle correnti termiche mentre cacciano prede vertebrate molto più in basso”.

Si scopre che per gli uccelli più piccoli è più efficiente usare il volo intermittente, dove piegano le ali quando non stanno sbattendo.

“L’occhio umano può vedere il volo nervoso e nervoso, causato dalla propulsione intermittente nei passeri e nei fringuelli, che permette loro di volare con la massima efficienza e di navigare attraverso il sottobosco, i cespugli o i boschi”.

La propulsione intermittente è così efficiente dal punto di vista energetico, dice Spedding, che i produttori di automobili stanno cercando di capire come può essere incorporata nei veicoli.

“Può risultare in una guida scomoda per i passeggeri, ma le auto certamente non ne soffrono”.

In un battito d’ali

Mentre non sono direttamente influenzati dalla temperatura dell’aria, le ali degli uccelli interagiscono costantemente con il flusso d’aria, dice Spedding. Questo provoca una costante interazione tra l’ala – e il desiderio dell’uccello di andare da A a B – e le forze aerodinamiche che agiscono sull’ala. Questa interazione ha portato una gamma di forme e dimensioni delle ali a seconda dell’habitat e dello stile di vita del loro proprietario.

Gli uccelli che vivono in ambienti complessi o boschivi che richiedono un alto grado di maneggevolezza e brevi raffiche di velocità, hanno ali ellittiche, con piume esterne che possono diffondersi, creando fessure che li aiutano a sfruttare le correnti d’aria.

Per gli uccelli di grandi dimensioni l’impennata è la forma più efficiente di volo, perché il volo con le ali brucia troppa energia. Le ali per l’impennaggio attivo sono lunghe e strette e si trovano in uccelli marini come gabbiani, sule e albatros, che le usano per librarsi su correnti d’aria ascendenti e planare su lunghe distanze spendendo poca energia.

Le ali passive, che si trovano comunemente nei rapaci che trasportano prede pesanti, sono lunghe ali che l’uccello allunga rigidamente per cavalcare le correnti d’aria. Di solito sono tenute con un leggero angolo rispetto alla corrente d’aria per massimizzare la portanza e contrastare gli effetti della gravità che altrimenti le tirerebbe verso terra. Hanno anche lunghe piume scanalate sul bordo esterno delle loro ali che si estendono, aiutando l’uccello a catturare le correnti ascendenti di aria calda.

Le ali ad alta velocità – ali appiattite che sono spazzate indietro come le ali di un jet da combattimento e si assottigliano fino a una punta sottile ed ellittica – si trovano negli uccelli migratori, così come nei colibrì e nei falchi.

E mentre è certamente possibile per un uccello con un solo tipo di ala provare nuovi ambienti, “gli uccelli tendono ad attenersi a ciò per cui sono adatti perché quando sono fuori dal territorio familiare, sono molto più a rischio”, dice Spedding.

“Immaginate se un piccolo uccello della foresta decidesse di passare del tempo a volare con le aquile. Il risultato più probabile è che verrebbe mangiato”.

Il professor Geoffrey Spedding è il presidente della facoltà di ingegneria aerospaziale e meccanica della University of Southern California. Spedding ha iniziato la sua carriera in zoologia, con un dottorato di ricerca sull’aerodinamica del volo degli uccelli, prima di passare all’ingegneria meccanica, dove oggi fa ricerche sull’aerodinamica delle “piccole cose volanti”. È stato intervistato da Rachel Sullivan.

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