La maggior parte degli uccelli che svolazzano attraverso foreste fitte e frondose hanno una strategia per manovrare attraverso finestre strette nella vegetazione: piegano le ali all’altezza del polso o del gomito e si lanciano attraverso.
Ma i colibrì non possono piegare le ossa delle ali durante il volo, quindi come riescono a superare gli spazi tra foglie e rami aggrovigliati?
Uno studio pubblicato oggi su Giornale di biologia sperimentale mostra che i colibrì hanno sviluppato strategie uniche: due di loro, in effetti. Queste strategie non sono state segnalate prima, probabilmente perché gli hummer manovrano troppo velocemente perché l’occhio umano possa vederle.
Per gli spazi a fessura troppo stretti per accogliere la loro apertura alare, si spostano lateralmente attraverso la fessura, sbattendo continuamente le ali per non perdere altezza.
Per i buchi più piccoli – o se gli uccelli hanno già familiarità con ciò che li attende dall’altra parte – ripiegano le ali e li attraversano, riprendendo a sbattere le ali una volta liberi.
“Per noi, entrando negli esperimenti, il tuck and glide sarebbe stato l’impostazione predefinita. In quale altro modo avrebbero potuto farcela?” ha affermato Robert Dudley, professore di biologia integrativa presso l’Università della California, Berkeley, e autore senior dell’articolo. “Questo concetto di movimento laterale con una totale confusione della cinematica delle ali è piuttosto sorprendente: è un metodo nuovo e inaspettato di transito dell’apertura. Stanno cambiando l’ampiezza dei battiti delle ali in modo che non scendano verticalmente quando fanno lo scooch laterale.”
L’uso della tecnica dello scooch laterale più lenta può consentire agli uccelli di valutare meglio gli ostacoli e i vuoti imminenti, riducendo così la probabilità di collisioni.
“Imparare di più su come gli animali superano gli ostacoli e gli altri elementi costitutivi dell’ambiente, come raffiche di vento o regioni turbolente, può migliorare la nostra comprensione generale della locomozione animale in ambienti complessi”, ha osservato il primo autore Marc Badger, che ha conseguito il dottorato di ricerca. ..D dalla UC Berkeley nel 2016. “Non sappiamo ancora molto su come il volo attraverso il disordine possa essere limitato da processi geometrici, aerodinamici, sensoriali, metabolici o strutturali. Anche le limitazioni comportamentali potrebbero derivare da effetti a lungo termine, come come usura del corpo, come suggerito dallo spostamento nella tecnica di negoziazione dell’apertura che abbiamo osservato nel nostro studio.”
Comprendere le strategie che gli uccelli utilizzano per manovrare in un ambiente disordinato potrebbe eventualmente aiutare gli ingegneri a progettare droni in grado di navigare meglio in ambienti complessi, ha osservato.
“Gli attuali quadrirotori telecomandati possono sovraperformare la maggior parte degli uccelli nello spazio aperto nella maggior parte dei parametri di prestazione. Quindi c’è qualche motivo per continuare a imparare dalla natura?” disse Tasso. “Sì. Penso che sia nel modo in cui gli animali interagiscono con ambienti complessi. Se mettessimo il cervello di un uccello all’interno di un quadrirotore, l’uccello cyborg o un uccello normale sarebbe più bravo a volare attraverso una fitta foresta nel vento? Potrebbero esserci molti sensi e vantaggi fisici del battito d’ali in ambienti turbolenti o disordinati.”
Percorso a ostacoli
Per scoprire come funzionano i colibrì, in questo caso quattro colibrì locali di Anna (Calipto Anna) – scivolando attraverso piccole aperture, nonostante non siano in grado di piegare le ali, Badger e Dudley hanno collaborato con gli studenti della UC Berkeley Kathryn McClain, Ashley Smiley e Jessica Ye.
“Abbiamo allestito un’arena di volo su due lati e ci siamo chiesti come addestrare gli uccelli a volare attraverso uno spazio di 16 centimetri quadrati nella partizione che separa i due lati”, ha detto Badger, notando che i colibrì hanno un’apertura alare di circa 12 centimetri ( 4 3/4 pollici). “Poi Kathryn ha avuto la straordinaria idea di utilizzare ricompense alternate.”
Cioè, il team ha posizionato mangiatoie a forma di fiore contenenti un sorso di soluzione zuccherina su entrambi i lati del divisorio, ma ha riempito le mangiatoie solo a distanza dopo che l’uccello aveva visitato la mangiatoia opposta. Ciò incoraggiava gli uccelli a svolazzare continuamente tra le due mangiatoie attraverso l’apertura.
I ricercatori hanno poi variato la forma dell’apertura, da ovale a circolare, variando in altezza, larghezza e diametro, da 12 cm a 6 cm, e hanno filmato le manovre degli uccelli con telecamere ad alta velocità. Badger ha scritto un programma per computer per tracciare la posizione del becco e delle punte delle ali di ciascun uccello mentre si avvicinava e passava attraverso l’apertura.
Hanno scoperto che quando gli uccelli si avvicinavano all’apertura, spesso si fermavano brevemente per valutarla prima di attraversarla lateralmente, allungando un’ala in avanti mentre spingevano indietro la seconda ala, sbattendo le ali per sostenere il loro peso mentre passavano attraverso l’apertura. Poi girarono le ali in avanti per continuare il loro cammino.
“Il fatto è che devono comunque mantenere il supporto del peso, che deriva da entrambe le ali, e quindi controllare la spinta orizzontale, che lo spinge in avanti. E lo fanno con l’ala destra e sinistra che fanno cose molto particolari, “disse Dudley. “Ancora una volta, questo è solo un altro esempio di come, se spinti in qualche situazione sperimentale, possiamo suscitare caratteristiche di controllo che non vediamo solo in un colibrì in volo standard.”
In alternativa, gli uccelli spostavano le ali indietro e le fissavano ai loro corpi, sparando attraverso – prima con il becco, come un proiettile – prima di spingere le ali in avanti e riprendere a sbattere una volta in sicurezza.
“Sembra che utilizzino il metodo più veloce, il buzz-through balistico, quando acquisiscono maggiore familiarità con il sistema”, ha detto Dudley.
Solo quando si avvicinavano alle aperture più piccole, che erano larghe mezza apertura alare, gli uccelli ricorrevano automaticamente al tuck and glide, anche se non avevano familiarità con la configurazione.
Il team ha sottolineato che solo l’8% circa degli uccelli ha tagliato le ali mentre attraversavano il divisorio, anche se uno ha subito una grave collisione. Anche allora, l’uccello si è ripreso rapidamente prima di ritentare con successo la manovra e proseguire per la sua strada.
“La capacità di scegliere tra diverse strategie di negoziazione degli ostacoli può consentire agli animali di superare in modo affidabile spazi ristretti e riprendersi dagli errori”, ha osservato Badger.
Dudley spera di condurre ulteriori esperimenti, magari con una sequenza di aperture diverse, per determinare come gli uccelli superano più ostacoli.
Il lavoro è stato finanziato principalmente da una sovvenzione CiBER-IGERT della National Science Foundation (DGE-0903711).
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
