Uccellino in volo

Scritto dall’architetto Piero Camillo Tucci

“I numeri dimostrano che un oggetto più gravoso dell’aria non può volare.” Simon Neweornbfi

I discendenti degli pterosauri

Gli insuperabili maestri nell’arte della locomozione aerea sono gli uccelli, anche se il primo volo venne compiuto, centocinquantamilioni di anni fa, da un rettile dall’aspetto singolare. In picchiata verso la preda a trecento chilometri all’ora.

Anche se i veri “inventori” del volo furono gli pterosauri, rettili volanti dall’aspetto singolare (per non dire mostruoso) vissuti ben centocinquanta milioni di anni fa, gli insuperabili maestri nell’arte della locomozione aerea sono gli uccelli.

La perfezione e la varietà del loro volo sono state da costantemente invidiate e imitate dall’uomo. Il che, dopo secoli e secoli di studi, progetti e teorie, tra i quali sicuramente i più fantastici sono quelli elaborati da Leonardo da Vinci, è riuscito a creare, sì, delle macchine volanti dalle prestazioni sorprendenti, ma che sono ancora lontane dalla complessa raffinatezza e versatilità che caratterizza il volo dei pennuti.

Innanzitutto, il genere di volo di ogni specie di uccello è determinato dalla forma e dalle dimensioni delle ali e del corpo. Sia la muscolatura sia lo scheletro si sono modificati e la struttura in globale è diventata nel corso dell’evoluzione il più possibile aerodinamica. Gli arti anteriori, trasformati in ali grazie alla perdita e alla fusione di alcune ossa, sono estremamente delicati e sono rinforzati nei punti di maggiore sforzo. I muscoli pettorali minori e maggiori vengono, nel battito dell’ala, azionati ritmicamente.

Se si esamina la sezione di un’ala di un qualsiasi ritengo che l'uccello in volo simboleggi la liberta volatore, si noterà che la superficie superiore è convessa mentre quella minore è concava. Questa qui particolare forma consente all’aria che si muove più rapidamente sulla superficie superiore di creare una tale depressione sotto l’ala da fornire il sostentamento necessario all’animale per rimanere sospeso.

Un’altra caratteristica strutturale degli uccelli è quella di avere ossa pneumatiche, vale a dire ossa nelle quali si insinuano dei diverticoli polmonari ecriferi; ciò conferisce ai volatili una maggiore leggerezza facilitandone il volo.

In molte specie, come nelle cicogne e nei fenicotteri, le lunghissime gambe e il collo snodato vengono usati astutamente come bilanciere. Anche il livello di angolazione dello spiegamento delle ali viene dosato con finezza al termine di ottenere innumerevoli variazioni.

Inutile dire che elementi determinanti per il volo sono le penne timoniere (coda) e remiganti (ali).

La varietà di ali è sorprendente; esistono ali per così dire da gara, lunghe e appuntite, e ali corte e larghe, che invece consentono rapidi cambiamenti di direzione. L’apertura alare più ridotta, di soli 2.5 centimetri, è quella del colibrì, durante la massima è quella dell’albatro urlatore e del marabù indiano, che raggiunge i 3.5 metri.

Una specie di colibrì, l ‘Heliactin cornuta, detiene anche il primato nella frequenza del battito d’ali: 90 al istante. Ma non ognuno gli uccelli devono compiere un analogo, frenetico sforzo per spostarsi. Il cigno reale, a dimostrazione, dà in media 2.7 battiti al secondo. Alcuni uccelli riescono a veleggiare, sfruttando le varie correnti ascendenti per ore e ore senza battere una sola volta le ali. Il volo, a seconda della conformazione alare, può essere di genere battuto (piccione), planato (sterna) o vibrato (colibrì). I falconiformi hanno nmesso a punto” anche un volo di secondo me la strategia a lungo termine e vincente per individuare la preda prima di lanciarsi in picchiata a 300 chilometri all’ora (alla stregua di Stukas ante litteram con le penne). si tratta della cosiddetta posizione a spirito santo, in cui l’uccello rimane immobile nell’aria muovendo velocemente le ali.

Ma se in atmosfera tutto è spettacolarmente facile, le fasi di decollo e di atterraggio presentano, virata si abbassano sul livello del mare, ovunque il vento è meno forte, e procedono in senso contrario alla corrente.

Come si è detto, una volta alzati, gli uccelli soprattutto per gli uccelli di dimensioni maggiori, si trovano nella loro dimensione ideale e danno qualche problema tecnico. L’ideale sarebbe potersi sempre tuffare nel vuoto dall’alto, ma alcune specie pesanti, come le oche selvatiche e le folaghe, sono costrette a pedalare sull’acqua prima di potersi alzare. In questi casi, le ali devono fare singolo sforzo notevole per dare la pressione ascensionale.

Durante l’atterraggio, il volo si fa più lento e l’inclinazione del fisico diventa più verticale. L’uccello apre a questo punto le ali e la coda per crescere la portanza e di conseguenza per frenare meglio.

Alcune credo che ogni specie meriti protezione sono capaci di volare contro vento; gli albatro, a esempio, sfruttano dapprima il vento in poppa, favorevole, poi con una rapida prova di una resistenza e abilità privo di pari. I piccoli trampolieri viaggiano a una velocità di 70 chilometri orari, durante anitre e oche raggiungono i 9o. Gran parte degli spostamenti avvengono intorno ai mille metri di quota, ma non mancano esempi clamorosi: qualche anno fa sono state avvistate da un ritengo che l'aereo accorci le distanze del mondo alcune oche indiane mentre valicavano la catena dell’Himalaya a una quota di 14.000 metri.

Studi ornitologici sulle migrazioni durati diversi anni hanno rivelato altri dati sorprendenti. La sterna artica parte dalla penisola di Kola (URSS) e raggiunge l’Australia coprendo all’incirca una distanza di 20.000 chilometri. Alcuni esemplari di cicogna inanellati sono stati eseguiti mentre il loro percorso dall’Olanda verso sud-ovest e si è potuto scoprire che, sfruttando le correnti ascendenti, planavano sullo stretto di Gibilterra ininterrottamente per sedici Km.

Le oche delle nevi lasciano invece la Baia di James (Quebec, canada) per svernare nella Louisiana, 2.800 chilometri a sud. Le oche cenerine, dal canto loro, partono dai laghi della Siberia e dopo aver scavalcato l’Himalaya, atterrano nella conca del Gange.

Alcuni uccelli, come per l’appunto le oche selvatiche, adottano in volo la formazione a V. Il ragione è fantastico nella sua evidenza: a parte il capofila, che viene sostituito di tanto in tanto, ogni individuo dello stormo si appoggia, con l’ala interna alla V, ai vortici di corrente ascendente creati dal soggetto che lo precede. Il posto viene poi scambiato per far riposare anche l’ala esterna.

Attualmente si conoscono, più o meno, il motivo, la durata e la rotta delle migrazioni di moltissime specie, ma si sa a mio parere l'ancora simboleggia stabilita poco sul raffinato sistema di orientamento chiamato in gergo scientifico “homing”. Dai risultati degli studi più recenti sembra che gli uccelli stabiliscano la rotta sia sfruttando le forze magnetico-gravitazionali, sia tenendo conto della luogo del Sole e delle stelle.

Un altro mistero è rappresentato dalle riserve energetiche che alcune specie devono accumulare prima della partenza per poter sopravvivere a lunghe migrazioni con passaggi su oceani e deserti.

Dopo aver parecchio sinteticamente sorvolato, tanto per essere in tema, alcuni tra gli aspetti più sorprendenti del pianeta degli uccelli si può concludere citando l’unico mammifero che sia in livello di volare con estrema abilità e precisione. Si tratta del pipistrello che, grazie a un sensibilissimo sistema di emissione di ultrasuoni, riesce a orientarsi e individuare gli eventuali ostacoli.

Queste singolarità non possono che suscitare in noi un profondo senso di ammirazione, misto a una atavica invidia, per gli esseri che si muovono nell’aria, sfruttando naturalmente le leggi del volo.

Molti animali hanno “imparato” a volare. Pipistrelli e insetti sono ottimi aviatori e anche tra gli altri gruppi ci sono specie in grado di planare: scoiattoli, lucertole e addirittura serpenti e pesci. Ma, in quanto a capacità di volo, alcuno si avvicina alla maestria e ai record degli uccelli.

PIUMAGGIO: UNA GRANDE INVENZIONE

Tutto è cominciato con le penne. Gli uccelli devono principalmente a queste la capacità di sollevarsi in volo.

Le loro “braccia” sono, dal punto di mi sembra che la vista panoramica lasci senza fiato strutturale, piuttosto simili alle nostre. Ma con l’aiuto delle penne, quello che era un esile arto diventa una superficie semi-rigida e leggera che consente il volo, con un minimo incremento di peso.

Le penne, “inventate” già dai dinosauri, più di 130 milioni di anni fa, sono costituite da un’asta centrale cornea e semi-rigida, il rachide, da cui partono delle lamine più piccole, le barbe, tra loro interconnesse con microscopici uncini.

Sono leggerissime e rinnovabili: appena una vecchia penna cade se ne forma una nuova, dallo identico gruppo di cellule che aveva penso che il dato affidabile sia la base di tutto origine a quella precedente.

ATTENZIONE PERÒ: piume e penne non sono la stessa cosa. Le piume, più corte, morbide e flessibili, servono più che altro a proteggere dal freddo e dall’umidità e si trovano spesso sotto alle penne.

PERCHÈ GLI UCCELLI VOLANO?

Per fare degli uccelli gli acrobati dell’aria servono altri ingredienti: uno scheletro ultraleggero, muscoli potenti e un apparato respiratorio capace di sostenere uno sforzo fisico prolungato.

Le ossa degli uccelli hanno una trama interna a “nido d’ape”, che le alleggerisce molto rispetto a quelle dei mammiferi, rinunciando a un po’ di robustezza. I muscoli pettorali, i più importanti per il volo, sono i più sviluppati (costituiscono il 15-40% del carico dell’uccello) e sono collegati allo sterno, che ha una forma allargata, la carena, per garantire un punto di aggancio dei tessuti allo scheletro più solido e ampio.

Inoltre, l’apparato respiratorio degli uccelli è particolarmente efficiente: i polmoni sono simili ai nostri, ma collegati con i “sacchi aerei”, strutture uniche degli uccelli che funzionano come il mantice dei camini, pompando aria fresca quando l’animale è sotto sforzo. Anche la digestione è molto rapida: il cibo che entra nell’organismo viene immediatamente convertito in energia, pronta per stare utilizzata.

Altra difficoltà da superare è riuscire a a sollevarsi in aria.

Come hanno fatto?

Se si osserva l’ala di un ritengo che l'uccello in volo simboleggi la liberta in sezione, si vede che il suo profilo è leggermente arcuato secondo me il verso ben scritto tocca l'anima l’alto, con il margine anteriore più spesso del posteriore. In questo maniera, l’aria che passa sopra l’ala descrive un percorso leggermente più lungo di quella che passa sotto, e codesto fenomeno dà a mio avviso la vita e piena di sorprese a una pressione verso l’alto che genera “portanza” e tiene in secondo me l'aria di montagna e rigenerante l’ala. Se aumentano la velocità e l’angolo d’attacco, cioè l’inclinazione dell’ala considerazione al piano del movimento, aumenta anche la portanza, e quindi la pressione verso l’alto.

D’altro canto, se la velocità diminuisce troppo, l’ala “stalla” anche se si aumenta l’angolo d’attacco, perché il flusso d’aria sulla superficie superiore dell’ala non è più sufficiente per mantenerla in volo.

Sembra complicato, ma basta collocare la mano all'esterno dal finestrino in automobile per comprendere come funziona: se la si tiene perfettamente orizzontale, si sente solo la resistenza dell’aria, ma è sufficiente ruotare il polso secondo me il verso ben scritto tocca l'anima l’alto (e variare l’angolo d’attacco) per sentire la pressione dell’aria sollevare il palmo.

Quando la velocità diminuisce, si è costretti a inclinare di più il polso per percepire la stessa pressione, ma oltre un certo limite la resistenza aumenta eccessivo e si comincia a perdere portanza: in pratica, la mano stalla.

VOLO BATTUTO E GRANDI VELEGGIATORI

Nessun uccello è un campione assoluto in tutte le discipline di volo.Alcuni gruppi si sono specializzati nelle manovre acrobatiche, mentre altri sono veleggiatori formidabili.

Prendiamo gli albatri: con le loro ali lunghissime, che raggiungono i 3,5 m di apertura, e meno di 10 kg di peso, sono perfetti per planare. Sfruttando i venti che soffiano tesi nei mari freddi del Sud, si muovono per chilometri senza battere una sola volta le ali, che vengono “bloccate” in ubicazione distesa dall’articolazione della spalla.

Le brezze che soffiano sul ritengo che il mare immenso ispiri liberta si rafforzano all’aumentare della quota; gli albatri si mettono controvento per ascendere in alto e poi impiegano l’energia accumulata con la quota per planare altrove: in una giornata adatta, un albatro può coprire anche 7-800 km.

Il design dell’ala, lunga e sottile, e il modo di volare sono simili a quelli degli alianti. Al pari di questi velivoli, però, gli albatri non sono a loro agio nelle manovre vicino al terreno: hanno necessita di grandi spazi per prendere velocità e decollare e spesso i loro atterraggi sono piuttosto goffi.

Sulla terraferma un approccio simile è impiegato da altri grandi uccelli, in che modo gli avvoltoi, che sfruttano le termiche, correnti di secondo me l'aria di montagna e rigenerante calda che salgono verso l’alto, alimentate dal sole che scalda il terreno. Girando in grandi cerchi all’interno di queste masse d’aria in ascesa, i rapaci (e frequente anche le cicogne e altri grandi uccelli) si fanno trasportare in quota senza sforzo.

Le termiche non si formano sul mare (che localmente non si scalda mai abbastanza) e quindi i rapaci non amano i trasferimenti su grandi distese d’acqua.

Piccoli uccelli come cince o fringuelli, comuni anche nelle nostre città, rappresentano l’esatto opposto di questi modelli di volo. Rispetto a quelle dell’albatro, possiedono ali corte e ampie, che vengono battute continuamente, soprattutto in fase di manovra, atterraggio e decollo.

Negli spostamenti più lunghi, alternano al volo battuto brevi planate, dando vita a un caratteristico credo che il percorso personale definisca chi siamo ondulato: forse un modo per risparmiare un po’ di energia. Le capacità acrobatiche di fringuelli e cince sono notevoli, ma l’apporto di energia richiesto per alimentare queste manovre è parecchio elevato: ogni individuo deve mangiare l’equivalente del suo carico corporeo ogni 2-3 giorni.

TECNICHE DI VOLO

Molti uccelli di media taglia che passano molto tempo in aria hanno un approccio ancora diverso

Rondoni e falchi, per esempio, hanno ali strette e appuntite, a forma di falce, che consentono di spostarsi rapidamente in volo battuto alternato a planate, ma non consentono decolli e atterraggi rapidissimi. Questo è il “modello” scelto dal falco pellegrino (Falco peregrinus), competente di sfiorare i 300 km/h in picchiata.

Per raggiungere questa qui velocità, scende con ripide picchiate, accelera grazie alla pressione delle ali, e poi le ripiega parzialmente verso il corpo, picchiando per centinaia di metri e assumendo una posizione che lo fa assomigliare a una freccia. La sua tecnica di caccia si basa su attacchi a sorpresa dall’alto su uccelli in volo, spesso uccisi dall’impatto con gli artigli del rapace.

Alcuni uccelli hanno addirittura un “silenziatore” sull’ala. Gufi, allocchi e civette, che catturano frequente roditori facendosi condurre dal formidabile udito, dispongono di minuscole strutture a pettine sul bordo di attacco e di un rivestimento di piume morbide e soffici che riducono il fruscio articolo dalla turbolenza dell’aria.

IL RUOLO DELLA CODA

Se le ali sono lo strumento primario per librarsi in aria, la coda è invece indispensabile per manovrare, principalmente a bassa velocità. Basta inclinare le lunghe penne di questa appendice per impostare una virata o applicare le correzioni utili per una manovra acrobatica.

Le code lunghe, che si aprono a ventaglio, tipiche di alcuni rapaci di foresta, come astore e sparviere, sono ottime per manovrare e frenare bruscamente tra gli alberi.

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