Come la natura sfrutta la fisica per sopravvivere

Tutti noi abbiamo visto almeno una volta nella vita, nella realtà o attraverso qualche documentario, gatti in grado di cadere da piani estremamente alti o enormi animali marini capaci di nuotare velocemente e muoversi agilmente, e ci siamo chiesti come sia possibile tutto questo!

Come fanno i gatti a cadere sempre in piedi e a non farsi nemmeno un graffio?

Squali e balene così grandi come fanno a cacciare con tanta facilità, senza un minimo sforzo apparente?

Dalle basi della fisica

Le leggi della fisica sono la grande risposta alle numerose domande relative al mondo della natura.

Queste leggi non si applicano solo a noi umani, ma è l’intera biologia animale e vegetale ad abbracciare completamente il mondo della fisica e tutte le sue più importanti leggi.

Dall’attrito su scale microscopiche alla dinamica dei fluidi in acqua e in aria, gli animali sfruttano le leggi fisiche per correre, nuotare e volare, e persino per respirare o costruire comodi rifugi.

La fisica si applica a tutti gli animali in azione e su tutte le scale spaziali disponibili, appunto, dal mondo fisico!

All’estremità più piccola possiamo ritrovare, ad esempio, gechi e diversi insetti

che sono in grado di arrampicarsi su muri e camminare su soffitti proprio grazie alle forze attrattive tra atomi vicini che facilitano questo comportamento per noi tanto difficile da comprendere.

Su una scala leggermente più grande, invece,

possiamo ritrovare diversi uccelli con piume costituite da piccoli ganci e barbule che si comportano come fossero un vero e proprio velcro che mantiene le piume in una giusta posizione per un volo a dir poco ottimale!

I micromondi della fisica

Per gli animali di piccola taglia diventa di estrema importanza anche l’ interazione con l’acqua,

tanto che molti animali presentano delle microstrutture che rendono il corpo “superidrofobo”, quindi capace di bloccare la penetrazione dell’acqua all’interno del loro corpo.

Questo comportamento è comune soprattutto tra tutti quegli animali che vivono in climi umidi,

dove il rilascio di gocce di acqua è fondamentale per la sopravvivenza di animali come uccelli ed insetti che devono mantenere una certa stabilità tra il loro peso corporeo e una giusta idratazione.

Il carattere idrofobo non serve solo a mantenere equilibrata la concentrazione di acqua nel corpo,

ma aiuta anche a mantenere la pelle pulita,

proteggendo l’animale da pericoli come parassiti cutanei e altre infezioni dannose, o persino mortali, per l’individuo.

Un corpo più o meno idrofobo gioca un ruolo cruciale anche nel campo del mimetismo.

Colori vivaci in uccelli, farfalle e diversi insetti dipendono dal modo con cui le diverse microstrutture all’interno del corpo sono combinate tra di loro. 

Infine, la riuscita di un buon corteggiamento o di una buona capacità di evitare i predatori,

dipende proprio da queste minuscole strutture che rendono un corpo idrofobo!

Quando la fisica si fa grande

Su scala più grande, le leggi della fisica hanno una buona riuscita soprattutto quando si tratta di movimenti semplici

che richiedono una certa coordinazione tra segnali elettrici e segnali chimici all’interno del corpo dell’animale.

Rispetto al mondo microscopico, gli animali di grande taglia devono fronteggiare anche ostacoli provenienti direttamente dall’ambiente esterno. 

Muoversi attraverso un fluido, che sia liquido o gassoso, è un comportamento governato dal corpo tanto quanto dalle proprietà fisiche del fluido in questione.

Un conto è muoversi all’interno dell’acqua come fanno i pesci, e un conto è volare per chilometri nel bel mezzo dell’atmosfera come fanno gli uccelli!

Inoltre, esiste una grande differenza di movimenti e adattamenti tra individui che si muovono all’interno dello stesso fluido;

differenza, questa, che dipende principalmente dalla forma del corpo di ogni singolo animale.

In acqua, ad esempio, gli organismi utilizzano diverse strategie di movimento a seconda di vari fattori. 

Primo fra tutti la forma del loro corpo, per cui pesci con corpi snelli possono muoversi liberamente con un movimento laterale del corpo e della coda,

a differenza di pesci con altre forme del corpo i quali generano il movimento esclusivamente tramite le loro pinne.

L’evoluzione della fisica naturale

L’evoluzione ha dotato gli animali di abilità di movimento adattate all’ambiente esistente senza alcun tipo di manuale di istruzione!

Dalle formiche e vespe a tassi e castori, sono tanti gli animali che hanno imparato a costruire nidi, rifugi e strutture varie per proteggersi dalle minacce ambientali.

Gli uccelli hanno la necessità di costruire nidi che siano in grado di combinare rami, foglie, terra ed erba in una struttura che dia loro stabilità e integrità meccanica affidabili

e, questi uccelli, in un modo o nell’altro, apparentemente sanno bene che rami flessibili sono in grado di fornire una migliore stabilità rispetto a rami più rigidi.

Nidi e rifugi di animali devono obbedire anche a tutte quelle regole della fisica che danno loro  modo di controllare temperatura, umidità e ventilazione confortevole

e necessaria per la sopravvivenza dell’individuo e per evitare così che gli animali finiscano per soffocare “in casa propria”.

I cani della prateria, per esempio, costruiscono vasti tunnel con molteplici aperture poste su differenti altezze del terreno in modo tale da poter avere all’interno una ventilazione adeguata.

Sembrerebbe proprio che, in maniera del tutto spontanea, i cani della prateria abbiano compreso come differenze di pressioni siano in grado di indurre un buon flusso d’aria,

proprio come i gatti hanno compreso che girarsi e cambiare forma corporea durante una caduta evita loro la rottura di una zampa!

Insomma, sebbene per la maggior parte di noi umani la fisica sia una “brutta bestia” da combattere, non si può dire lo stesso per gli animali!

Sembrerebbe proprio essere la materia preferita della maggior parte delle specie animali su tutto il pianeta Terra

e chissà quanto ancora dovremo scoprire riguardo quelli che per noi sono comportamenti animali del tutto strampalati!

A quanto pare gli animali comprendono le leggi fisiche molto meglio di tutti noi umani!