Come volano i serpenti

Una nuova ricerca pubblicata sulla rivista Nature Physics ripreso in motion capture con telecamere ad alta velocità sette serpenti mentre effettuavano i  loro straordinari voli.

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Serpenti volanti come il Chrysopelea paradisi, abitano normalmente tra gli alberi del sud e del sud-est asiatico. Lì, si muovono lungo i rami degli alberi e, a volte, per arrivare a terra o un altro albero, si lanciano in aria e si lasciano planare.

Ondulano i loro corpi sinuosi mentre scivolano nell’aria, e si scopre che questi movimenti speciali sono ciò che consente a queste creature senza arti di compiere voli così straordinari.

Una nuova ricerca pubblicata sulla rivista Nature Physics ripreso in motion capture con telecamere ad alta velocità sette serpenti mentre effettuavano i  loro straordinari voli.

La distanza che possono percorrere in volo planato dipende dipende dall’altezza dalla quale si lanciano“, dice Jake Socha della Virginia Tech, che ha studiato questi serpenti per quasi un quarto di secolo. Ricorda che una volta ha visto un serpente lanciarsi da circa 10 metri d’altezza e poi atterrare a quasi 25 metri di distanza. “È stata davvero una scivolata spettacolare“, ricorda Socha.

I serpenti riescono a planare in parte appiattendo i loro corpi, spiega il ricercatore. Ma i corpi dei serpenti compiono anche movimenti ondulati. “Il serpente sembra nuotare in aria“, dice. “E per nuota, avvolge e svolge le sue spire come una molla”.

Ma queste ondulazioni servono per il volo o sono solo un’abitudine per il serpente?

Tutti i serpenti ondulano quando si muovono. E così sul terreno, su un albero, nell’acqua“, dice Socha. “Non è folle pensare che quando il serpente salta in aria,conti nua ad ondulare proprio come se si muovesse sul terreno o in acqua“.

L’altra possibilità, tuttavia, è che l’ondulazione, in realtà, aiuti i serpenti a planare più a lungo.

per comprendere come stiano le cose Socha ha utilizzato The Cube, un vasto spazio teatrale che assomiglia a una scatola nera vuota, dotata di telecamere ad alta tecnologia e super costose.

Uno dei problemi è stato quello di preparare i serpenti per l’esperimento. Normalmente, nella motion capture fatta per i film di Hollywood, gli attori indossano piccoli tag riflettenti che posizionati su tutto il corpo. Quindi, lungo i corpi dei serpenti, i ricercatori hanno messo da 11 a 17 pezzi di nastro riflettente.

Questi riflettori sono stati in grado di permetterci di individuare in 3D dove si trovavano le diverse parti del corpo dei serpenti in ogni dato momento“, afferma Socha. “E le nostre macchine fotografiche hanno registrato a quasi 180 fotogrammi al secondo. E questo ci ha permesso di ottenere molte rappresentazioni del serpente durante la sua planata”.

Per Isaac Yeaton, ingegnere meccanico presso il Laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University, questi esperimenti la sua prima esperienza con serpenti volanti. Secondo lui, la planata effettiva è piuttosto breve, lunga solo uno o due secondi.

Succede molto rapidamente. Ed è difficile vedere tutti i dettagli a occhio. Ecco perché abbiamo bisogno di telecamere ad alta velocità e acquisizione del movimento ad alta velocità“, afferma Yeaton.

Per circa due settimane, i ricercatori hanno filmato dozzine di planate. Yeaton afferma di aver scoperto che l’ondulazione ha alcune caratteristiche distinte oltre agli ampi movimenti orizzontali a forma di S che sono più facili da vedere.

C’è un’onda verticale. E questo è stato davvero strano. Non ci aspettavamo di vederla“, dice Yeaton, il quale afferma che l’unico altro esempio di ciò di cui è a conoscenza è nei serpenti che si muovono lateralmente sulla sabbia. I ricercatori hanno anche scoperto che la metà posteriore del corpo del serpente volante fa una sorta di movimento di flessione su e giù.

I ricercatori hanno utilizzato tutte le informazioni raccolte su questi movimenti per creare un modello al computer: una rappresentazione virtuale di un serpente volante. Usando questo serpente virtuale, hanno potuto “disattivare” diversi aspetti del suo movimento per vedere cosa sarebbe successo al suo volo.

Ciò che hanno scoperto, dice Yeaton, è che senza ondulazione, le scivolate dei serpenti diventano instabili: la planata del serpente si trasformerebbe in una caduta verticale, come quella di un sasso.

I serpenti di solito ondulano per propulsione – usano l’ondulazione muoversi sfruttando l’attrito con l’ambiente“, dice Yeaton. “Ma i serpenti volanti ondulano per mantenere la stabilità“.

Jennifer Rieser, un fisico del Georgia Tech che ha studiato il modo di muoversi dei serpenti e che non faceva parte del gruppo di ricerca, afferma che questa è una scoperta “interessante“. L’ondulazione dei serpenti nell’aria, “in realtà sembra avere una conseguenza abbastanza importante per il loro movimento“, dice.

Secondo la Rieser, sarebbe interessante testare queste scoperte su serpenti robot volanti di ispirazione biologica.

Per quanto ne so, non esiste ancora un robot simile a un serpente aereo“, afferma Perrin Schiebel, un ricercatore dell’Università di Harvard. Ha anche scoperto che si tratta di uno studio intrigante e afferma che suggerisce modi per modificare potenzialmente i robot serpenti esistenti per dare loro nuove abilità.

Alcuni altri animali “volanti”, come scoiattoli e lucertole, sembrano avere una posa statica, osserva Schiebel. “È davvero sorprendente che gli stessi tipi di manovre che aiutano i serpenti a muoversi nell’acqua e sulla sabbia possano aiutarli anche quando scivolano nell’aria”, ha concluso.