Come gli colibrì volano attraverso spazi troppo stretti per le loro ali

Gli colibrì sono acrobati naturali, che piegano le loro ali in modi che gli consentono di volare all'indietro e sottosopra, a differenza di qualsiasi altro uccello (SN: 13/01/16). Un nuovo video ad alta velocità mostra ora come, usando un po' di ginnastica aerea, i colibrì possano anche passare attraverso fessure più strette della loro apertura alare.

La maggior parte degli uccelli può piegare le ali al polso, richiudendo le ali arcuate vicino al loro corpo per navigare attraverso fitta vegetazione come rami. Ma le ali dei colibrì non sono altrettanto flessibili. Poiché le ali sporgono dritte dal corpo di un colibrì, passare attraverso spazi stretti richiede alcune manovre intricate.

Gli colibrì di Anna (Calypte anna) volano di lato per passare attraverso buchi troppo piccoli per le loro ali rigide, riportano i ricercatori il 9 novembre nel Journal of Experimental Biology. Per evitare di colpire i lati di un buco, gli uccelli sbattono anche le ali mentre volano attraverso uno spazio stretto anziché utilizzare tutto il loro movimento possibile per ogni battuta d'ala. Dopo aver superato con successo l'ostacolo alcune volte, gli uccelli cambiano strategia, appiattendo le ali contro il loro corpo e attraversando i buchi come un proiettile.

"Questa è una nuova prospettiva sulla straordinaria capacità dei colibrì", afferma Bret Tobalske, un biomeccanico dell'Università del Montana a Missoula che non è stato coinvolto nella ricerca. Il volo di lato per muoversi attraverso fessure è "piuttosto notevole" e mette in risalto quanto i colibrì siano unici tra gli uccelli, dice.

Le scoperte potrebbero aiutare gli ingegneri a sviluppare veicoli aerei o robot adatti per navigare in spazi ristretti e complicati. I colibrì sono tra i migliori volatori della natura e sono fantastici nel ricordare il loro ambiente spaziale, afferma Bo Cheng, un ingegnere meccanico presso il Penn State non coinvolto nello studio. Ma "lo stato dell'arte nei droni non ha ancora raggiunto la capacità di volo dei colibrì", afferma. Il rapido battito delle ali dei colibrì, circa 40 battiti al secondo per il colibrì di Anna, dà agli uccelli un controllo preciso sul volo e l'ingegneria deve fare progressi.

Poiché le ali dei colibrì sono così rigide, il biologo Marc Badger si chiedeva spesso come gli uccelli affrontassero ostacoli e spazi ristretti. Mentre era uno studente universitario presso l'Università della California, Berkeley, Badger osservava i piccoli uccelli sorseggiare nettare da un beverino. A volte gli individui si inseguivano tra i rami di un cespuglio vicino senza subire danni. "E questo mi ha fatto pensare, come diavolo fanno a farlo?"

Lui e i colleghi hanno catturato quattro colibrì di Anna maschi selvatici e li hanno addestrati a volare tra due beverini all'interno di un'arena di volo chiusa. Una volta che gli uccelli si erano abituati all'ambiente, il team ha introdotto barriere con un buco di dimensioni comprese tra 6 e 12 centimetri di diametro, equivalente a circa mezza o una intera apertura alare di un colibrì.

Per l'occhio umano, i colibrì che volavano da beverino a beverino apparivano come sfocature su schermi informatici che monitoravano l'area, dice Badger, ora ingegnere presso l'Aescape, un'azienda di robotica terapeutica con sede a New York. Ma le telecamere ad alta velocità poste di lato e sotto il buco hanno mostrato che gli uccelli prima utilizzavano il volo laterale per scivolare attraverso fessure strette. Poi ogni uccello passava a tuffarsi attraverso il buco.

"È stata una rivelazione scioccante vedere lo scivolo laterale", dice Robert Dudley, un fisiologo dell'UC Berkeley. Aveva supposto che i colibrì avrebbero usato solo stile balistico, appiattendo le ali contro il loro corpo, come fanno molti uccelli canori. "Ma rallentare e poi andare di lato e non scendere in quota è stato un comportamento nuovo mai visto prima".

Non è chiaro se i colibrì abbiano imparato le tecniche di navigazione in laboratorio o se abbiano portato con sé una serie di strategie innate, dice Badger. Ma tutti e quattro gli uccelli hanno iniziato con il volo laterale e sono passati alla tecnica simile a una pallottola, il che potrebbe suggerire che queste stesse tattiche vengono utilizzate anche in natura.

Non si sa nemmeno perché i colibrì potrebbero utilizzare una delle due tecniche. È possibile che il volo laterale offra flessibilità per invertire il percorso intorno agli ostacoli che potrebbero nascondere predatori come i gatti, afferma Badger. Ma poiché le ali continuano a sbattere, le piume possono anche colpire oggetti e potenzialmente rompersi. "Una storia che racconto a me stesso", dice Badger, "è che una volta capiscono cosa c'è dall'altra parte e si rendono conto del loro ambiente, passano a questa tecnica balistica per evitare le conseguenze".

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