Roma – Una singola equazione universale può avvicinarsi molto alla frequenza dei battiti delle ali e dei colpi di pinna compiuti da uccelli, insetti, pipistrelli e balene, nonostante le loro diverse dimensioni corporee e forme delle ali, riferiscono Jens Højgaard Jensen e colleghi dell’Università di Roskilde in Danimarca in un nuovo studio condotto nel 2017. rivista ad accesso aperto PLOS ONE , in pubblicazione il 5 giugno.
La capacità di volare si è evoluta in modo indipendente in molti gruppi animali diversi. Per ridurre al minimo l’energia necessaria per volare, i biologi si aspettano che la frequenza con cui gli animali sbattono le ali sia determinata dalla frequenza di risonanza naturale dell’ala. Tuttavia, trovare una descrizione matematica universale del volo battente si è rivelato difficile. I ricercatori hanno utilizzato l’analisi dimensionale per calcolare un’equazione che descrive la frequenza dei battiti delle ali di uccelli in volo, insetti e pipistrelli, e i colpi delle pinne degli animali che si tuffano, inclusi pinguini e balene.
Hanno scoperto che gli animali volanti e tuffatori battono le ali o le pinne con una frequenza proporzionale alla radice quadrata della loro massa corporea, divisa per l’area delle ali. Hanno testato l’accuratezza dell’equazione tracciando le sue previsioni rispetto ai dati pubblicati sulle frequenze dei battiti delle ali di api, falene, libellule, scarafaggi, zanzare, pipistrelli e uccelli di dimensioni variabili, dai colibrì ai cigni.
Dati sulla frequenza del battito delle ali per una varietà di animali volanti rispetto alla radice quadrata della massa dell’animale divisa per l’area dell’ala/pinna.
CREDITO
Jensen et al., 2024, PLOS ONE, CC-BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
I ricercatori hanno anche confrontato le previsioni dell’equazione con i dati pubblicati sulle frequenze dei colpi delle pinne per i pinguini e diverse specie di balene, comprese le megattere e i tursiopi settentrionali. Hanno scoperto che la relazione tra massa corporea, area delle ali e frequenza del battito delle ali mostra poche variazioni tra gli animali che volano e si tuffano, nonostante le enormi differenze nelle loro dimensioni corporee, nella forma delle ali e nella storia evolutiva. Infine, hanno stimato che uno pterosauro estinto (Quetzalcoatlus northropi), il più grande animale volante conosciuto, battesse le sue ali di 10 metri quadrati ad una frequenza di 0,7 hertz.
Lo studio mostra che, nonostante le enormi differenze fisiche, animali distinti come farfalle e pipistrelli hanno sviluppato una relazione relativamente costante tra massa corporea, area alare e frequenza del battito delle ali. I ricercatori notano che per gli animali nuotatori non hanno trovato pubblicazioni con tutte le informazioni richieste; i dati provenienti da diverse pubblicazioni sono stati messi insieme per fare confronti e in alcuni casi la densità degli animali è stata stimata sulla base di altre informazioni. Inoltre, animali estremamente piccoli – più piccoli di tutti quelli finora scoperti – probabilmente non rientrerebbero nell’equazione, perché la fisica della dinamica dei fluidi cambia su scala così piccola. Ciò potrebbe avere implicazioni in futuro per i nanobot volanti. Gli autori affermano che l’equazione è la spiegazione matematica più semplice che descrive accuratamente i battiti delle ali e i colpi delle pinne in tutto il regno animale.
Gli autori aggiungono: “Differendo di quasi un fattore 10.000 nella frequenza del battito delle ali/delle pinne, i dati di 414 animali, dalla balenottera azzurra alle zanzare, cadono sulla stessa linea. Come fisici, siamo rimasti sorpresi nel vedere quanto bene funzioni la nostra semplice previsione della formula del battito delle ali per un insieme così diversificato di animali”.(30Science.com)
