22 Ottobre 2021
12:54

Ora sappiamo perché gli anatroccoli nuotano in fila dietro alla mamma

Grazie a un sofisticato modello matematico in grado di calcolare con precisione la resistenza delle onde prodotte da un gruppo di uccelli acquatici in formazione, un team di ricerca internazionale guidato da scienziati dell’Università di Strathclyde (Scozia) ha scoperto perché gli anatroccoli nuotano in fila indiana dietro le madri.
A cura di Andrea Centini

Durante una passeggiata al lago o in una zona umida frequentata da anatre non è così inconsueto osservare le madri seguite da nutrite schiere di anatroccoli, che nuotano diligentemente in fila indiana. Questo comportamento, com'è facilmente intuibile, riduce lo sforzo fisico di chi sta dietro, ma il principio coinvolto è sicuramente più affascinante di quello osservabile in una gara di ciclismo, dove chi sta davanti riduce l'attrito dell'aria per chi è in coda facendolo rifiatare. Un team di ricerca ha voluto indagare a fondo sui meccanismi fisici coinvolti nelle formazioni natatorie delle anatre, facendo scoperte molto interessanti su questo comportamento che potrebbero migliorare anche l'ingegneria navale.

A condurre lo studio una squadra internazionale guidata da scienziati dell'Università di Strathclyde di Glasgow (Regno Unito), che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi cinesi della School of Naval Architecture & Ocean Engineering dell'Università della Scienza e della Tecnologia “Jiangsu”di Zhenjiang. I ricercatori, coordinati dal professor Zhi-Ming Yuan, docente presso il Dipartimento di architettura navale, ingegneria marina e oceanica dell'ateneo scozzese, si sono innanzitutto posti tre quesiti differenti: perché le anatre nuotano in formazione? Qual è la migliore formazione per il nuoto? Quanta energia può essere risparmiata da ciascun individuo che nuota in formazione? Per rispondere a queste domande hanno messo a punto una simulazione matematica ad hoc, in grado di calcolare con precisione la resistenza delle onde su un gruppo di uccelli acquatici in una formazione che nuota.

Credit: Journal of Fluid Mechanics
Credit: Journal of Fluid Mechanics

Da questa indagine sono emerse due scoperte significative, che i ricercatori hanno riassunto con le definizioni di “cavalcare le onde” e “passare le onde”. Per quanto concerne il primo dei due, il riferimento è principalmente al primo anatroccolo che nuota subito dietro alla madre, che è in grado di cavalcare le onde da essa generate. “Cavalcando le onde generate da un'anatra madre, un anatroccolo al seguito può ottenere una significativa riduzione della resistenza delle onde. Quando un anatroccolo nuota nel ‘punto dolce' dietro sua madre, si verifica un fenomeno distruttivo di interferenza delle onde e la resistenza dell'onda dell'anatroccolo diventa positiva, spingendo l'anatroccolo in avanti”, scrivono gli autori nell'abstract dello studio. In parole più semplici, le onde generate da mamma anatra si infrangono con quelle del piccolo, determinando un processo che spinge l'anatroccolo in avanti. Invece di nuotare attivamente, in pratica, sfrutta la scia spendendo molta meno energia.

Ciò che avviene dietro, ovvero quello che gli scienziati definiscono “passare le onde”, è ancora più affascinante. Gli scienziati hanno scoperto che con una fila indiana, questo effetto riesce a propagarsi dalla madre di anatroccolo in anatroccolo; le onde generate da mamma anatra non perdono energia, ma riescono a fornire una spinta in avanti a ciascuno dei piccoli in fila. Dai calcoli è emerso che a partire dal terzo anatroccolo di una coda, “il trascinamento ondulatorio degli individui tendeva gradualmente a zero, e si raggiungeva un delicato equilibrio dinamico. Ogni individuo sotto quell'equilibrio agiva come un ‘passante d'onda', passando l'energia delle onde a quella che lo trascinava senza alcuna perdita di energia”, scrivono il professor Zhi-Ming Yuan e colleghi.

Molto probabilmente, secondo gli scienziati, è stato proprio il risparmio energetico legato al “cavalcare e passare le onde” il principale motore dell'evoluzione della formazione natatoria negli uccelli acquatici. Ma questa scoperta può avere dei risvolti ingegneristici molto interessanti. I principi dinamici rilevati, infatti, potrebbero essere sfruttati per costruire moderni mezzi di trasporto navale, come “treni su acqua” in cui i carichi posteriori si muovono in avanti sulla base dello stesso meccanismo delle anatre, garantendo un enorme risparmio in termini di consumi di carburante. I dettagli della ricerca “Wave-riding and wave-passing by ducklings in formation swimming” sono stati pubblicati sulla rivista scientifica specializzata Journal of Fluid Mechanics.

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