L’ibis in seconda fila fa meno strada con le ali. Quando si sistema dietro e leggermente di lato rispetto al compagno, nel punto più favorevole della formazione a V, può ridurre l’ampiezza del battito a circa il 70% di quella necessaria durante il volo solitario. Nel modello sviluppato alla Brown University, questa correzione fa scendere dell’11% la potenza meccanica complessiva richiesta per volare. La V vista dal basso sembra una geometria pulita. In aria è un lavoro di precisione tra ali, vortici e distanze misurate quasi al centimetro.
A ricostruire il meccanismo sono Olivia Pomerenk e Kenneth Breuer, ricercatori del Center for Fluid Mechanics della Brown University. Il loro studio pubblicato su PNAS parte da una certezza ormai piuttosto solida: molti grandi uccelli migratori sfruttano il volo a V per alleggerire il viaggio. Rimaneva più difficile capire da dove arrivasse, precisamente, quel vantaggio.
La scia del primo uccello accorcia il battito del secondo
Quando un uccello batte le ali, dalle estremità si staccano vortici d’aria. Subito dietro al corpo producono una corrente discendente, mentre ai lati generano una corrente che sale. L’animale che segue si colloca proprio in questa seconda zona, abbastanza spostato da evitare la parte peggiore della scia e abbastanza vicino da sfruttarne la spinta verso l’alto. Una posizione comoda, purché si abbia la disciplina di mantenerla in volo per chilometri.
Gli studi precedenti avevano già osservato che gli ibis eremiti sincronizzano il battito con quello del compagno davanti. Quando occupano le due diagonali della V, muovono le ali in modo da intercettare meglio la corrente ascendente; quando finiscono direttamente dietro, cambiano fase per limitare gli effetti della corrente discendente. Sono aggiustamenti rapidi e continui, difficili da vedere da terra e ancora più difficili da riprodurre in un modello.
Pomerenk e Breuer hanno ridotto la scena ai suoi elementi essenziali: due ibis, uno davanti e uno nella scia, con il secondo libero di cambiare posizione nello spazio, fase e ampiezza del battito e flessione delle ali durante la risalita. Il modello analizza il movimento fotogramma dopo fotogramma, calcolando le forze che agiscono sull’animale che segue mentre la scia del primo oscilla insieme alle sue ali.
Il risultato chiarisce anche quale lavoro viene alleggerito. Ogni uccello deve produrre portanza per sostenere il proprio peso e spinta per avanzare. La corrente generata dal leader riduce soprattutto lo sforzo necessario a produrre questa seconda forza. Il follower può quindi abbassare l’ampiezza del battito, muovere meno le ali in verticale e spendere meno potenza meccanica. Fa lo stesso viaggio, con un movimento più piccolo.
L’11% è una stima del modello, non un conto delle calorie
Quel risparmio dell’11% riguarda la potenza meccanica stimata dal modello, non le calorie consumate e misurate direttamente su uno stormo in migrazione. Il lavoro riguarda inoltre due ibis eremiti in una configurazione ottimizzata e stabile. Uno stormo vero cambia forma, reagisce al vento, scambia le posizioni e comprende animali che possono avere dimensioni, stanchezza e motivazioni diverse.
Il modello, però, restituisce una posizione ottimale che coincide con quella già osservata negli ibis vivi. Anche la riduzione della potenza risulta compatibile con le stime sperimentali precedenti. Il merito dello studio sta quindi nella spiegazione meccanica: collega la corrente d’aria prodotta dal primo uccello al cambiamento concreto compiuto dal secondo, cioè un battito meno ampio e una flessione leggermente ridotta durante la risalita delle ali.
Il modello potrebbe servire anche agli sciami di droni
Questa ricostruzione potrebbe interessare anche chi progetta sistemi di volo artificiali. Breuer cita gli sciami di droni usati in agricoltura o nella lotta agli incendi: organizzare posizione e movimento dei singoli velivoli in modo da sfruttare le scie potrebbe ridurre il consumo energetico e prolungarne l’autonomia. L’applicazione, per ora, resta una prospettiva di ricerca. Gli ibis hanno avuto parecchio più tempo per perfezionare la tecnica.
Il passaggio successivo sarà inserire la coppia dentro gruppi più grandi e aggiungere le dinamiche sociali e comportamentali che regolano uno stormo reale. La formazione a V, del resto, non rimane impressa nel cielo come un righello. Si allunga, si rompe, si ricompone. E dentro quella figura continuamente imperfetta, ogni uccello cerca il suo piccolo pezzo d’aria favorevole.
Fonte: PNAS