La scienza che studia e imita le caratteristiche di vari esseri
viventi per realizzare nuovi prodotti e migliorare prestazioni
di macchine già esistenti.
Balena
Le balene e i delfini non lo sanno, ma il loro corpo è avvolto in un tessuto miracoloso: il
cosiddetto “grasso di balena”. “Il grasso di balena è probabilmente il materiale più versatile
che si conosca”, dice il libro Biomimetics: Design and Processing of Materials (Biomimesi:
Progettazione e lavorazione dei materiali).
Spiegando perché, aggiunge che è un meraviglioso galleggiante e quindi aiuta i cetacei ad
emergere per respirare. Inoltre è un ottimo isolante che protegge questi animali, che sono
mammiferi, e quindi a sangue caldo, dal freddo dell’oceano. Ed è anche la migliore riserva
alimentare durante le migrazioni in cui i cetacei percorrono migliaia di chilometri senza
mangiare. A parità di peso, il grasso provvede una quantità di energia da due a tre volte
maggiore di quella provveduta dalle proteine e dagli zuccheri.
“Il grasso di balena è anche un materiale gommoso molto elastico”, afferma il libro
summenzionato. “Secondo i migliori calcoli che possiamo fare, l’accelerazione dovuta
all’elasticità del grasso che viene compresso e stirato a ogni colpo di coda può far risparmiare
all’animale fino al 20% di energia nel corso di periodi prolungati di nuoto continuo”.
Il grasso di balena viene sfruttato da secoli, eppure solo di recente si è scoperto che per quasi
metà del volume esso consiste di una complessa rete di fibre di collagene che avvolge
l’animale. Gli scienziati stanno ancora cercando di capire le proprietà di questo materiale
composito a base di grasso, ma sono convinti di avere scoperto un altro prodotto miracoloso
che troverebbe molte utili applicazioni se venisse riprodotto sinteticamente.
MOSCA
Una mosca estinta aiuta a migliorare i pannelli solari
Un articolo della rivista New Scientist spiega che uno scienziato,
mentre visitava un museo, vide delle foto di una mosca
estinta conservata nell’ambra. Notò che gli occhi dell’insetto
presentavano una serie di scanalature parallele e immaginò
che queste gli permettessero di catturare una maggiore
quantità di luce, specie quella che arrivava con angoli di
incidenza molto alti. Insieme ad altri ricercatori, cominciò a
condurre esperimenti i quali confermarono la sua intuizione.
Ben presto gli scienziati pensarono di riprodurre lo stesso tipo di
scanalature sul vetro dei pannelli solari, sperando così di
aumentarne la resa energetica. Questo potrebbe anche
eliminare il bisogno dei costosi sistemi attualmente necessari
per orientare i pannelli in direzione del sole. Disporre di
pannelli solari migliori potrebbe voler dire usare meno
combustibili fossili, e quindi inquinare di meno: un obiettivo
nobile. Scoperte come questa ci aiutano a capire che la natura
è una vera e propria miniera di progetti eccellenti che
aspettano solo di essere scoperti, compresi e, quando è
possibile, copiati in modi utili.
RAGNO
Negli ultimi anni gli scienziati hanno studiato con molta attenzione anche i
ragni. Vogliono capire come producono la loro seta, anch’essa un
materiale composito. È vero che sono molti gli insetti che secernono
seta, ma quella dei ragni è speciale. Si tratta di uno dei materiali più
resistenti al mondo; un divulgatore scientifico l’ha definita “la sostanza
di cui sono fatti i sogni”. La seta dei ragni è talmente straordinaria che
un elenco delle sue proprietà sembrerebbe incredibile.
Perché gli scienziati ricorrono ai superlativi quando devono descrivere la
seta dei ragni? Oltre ad essere cinque volte più robusta dell’acciaio, è
anche straordinariamente elastica: due caratteristiche, queste, che
difficilmente si ritrovano nello stesso materiale. La seta dei ragni si
allunga del 30 per cento in più rispetto al nylon più elastico che esista.
Eppure non si comporta come un trampolino, facendo rimbalzare in aria
il pasto del ragno. “Su scala umana”, dice la rivista Science News, “una
ragnatela simile a una rete da pesca sarebbe in grado di catturare un
aereo passeggeri”.
Se riuscissimo a imitare la bravura chimica dei ragni — ce ne sono due
specie che producono addirittura sette varietà di seta — immaginate
quali applicazioni si potrebbero realizzare! Cinture di sicurezza
estremamente più efficienti, e poi suture, legamenti artificiali, fili e cavi
leggeri, tessuti antiproiettile, per menzionarne solo alcune. Gli scienziati
stanno anche cercando di capire come fa il ragno a produrre la seta in
maniera così efficiente, e senza impiegare sostanze chimiche tossiche.
PICCIONE
Li avrete visti senz’altro. Stormi di piccioni che volteggiano sulla città così compatti da
sembrare uno solo. Piro piro che fanno la stessa cosa sopra le spiagge. Li guardate
stupefatti, chiedendovi come ci riescano. Seguono un capo? C’è qualche altra forza
misteriosa che li fa muovere compatti? Se siete perplessi, non siete i soli. Per anni
gli studiosi del comportamento degli animali si sono chiesti come facciano centinaia
e perfino migliaia di uccelli di uno stormo a spostarsi e a volteggiare come fossero
uno solo. Ora qualcuno offre una risposta: si tratta di Wayne K. Potts, un biologo
dell’Università di Washington che scrive per il periodico scientifico Nature.
Gli uccelli si comportano come un corpo di ballo. Pellicole al rallentatore mostrano che
le ballerine di un corpo di ballo reagiscono a un imprevisto cambiamento di ritmo
più in fretta che se lo captassero semplicemente dalla ballerina accanto. Il
cambiamento di ritmo si propaga nella fila due volte più in fretta di quanto non
avverrebbe se fosse la ballerina accanto a dare un segnale. La ballerina avverte il
cambiamento ancor prima che arrivi e si adegua al nuovo tempo. Studi eseguiti su
stormi di migliaia di piro piro con pellicole al rallentatore rivelano che questi uccelli
fanno la stessa cosa. Può essere un solo uccello, in qualsiasi punto dello stormo, a
cominciare a cambiare direzione. Quelli vicini rispondono entro 15 millesimi di
secondo, ma quando l’onda si propaga a tutto lo stormo la velocità di propagazione è
“tre volte maggiore di ciò che avverrebbe se gli uccelli reagissero semplicemente al
comportamento degli immediati vicini”. E questo accade anche se l’uccello che
comincia a cambiare direzione si trova in fondo allo stormo!
PIPISTRELLO
La creazione l’aveva già: il sonar
I pipistrelli sono dotati di un sistema analogo al sonar, che permette loro di
localizzare e seguire i movimenti della preda emettendo suoni e
analizzando gli echi. Ma una farfallina notturna emette un segnale
d’interferenza le cui onde sono simili a quelle del suo avversario. Quando
riceve il segnale, il pipistrello, non avendo abbastanza tempo per analizzare
se si tratta di un ostacolo o no, evita sistematicamente la farfallina.
Il professor James Fullard, dell’Università di Toronto (Canada) dice con
ammirazione: “La cosa straordinaria è la mole delle informazioni elaborate
e delle profonde decisioni prese a livello neuronale sia dai pipistrelli che
dalle farfalline, usando un numero molto limitato di cellule nervose. Essi
dimostrano un grado di economia e perfezione che potrebbe far invidia agli
strateghi umani della guerra aerea”.
SEPPIA
La seppia comune si trova nelle acque mediterranee e nell’Atlantico orientale. Un
grosso esemplare può avere il corpo lungo una sessantina di centimetri; le otto
braccia sono lunghe altri 25-30 centimetri, e in più ha due lunghi tentacoli che si
protendono oltre queste braccia per afferrare il cibo. Come organi di
locomozione ha pinne di forma allungata situate lateralmente ed è munita anche
di un imbuto, o sifone, che le provvede la propulsione a getto.
Come il nautilo perligeno, è dotata di un apparato tipo sommergibile che le permette
di modificare la spinta di galleggiamento. Ma a differenza delle concamerazioni
del nautilo, il sistema di galleggiamento della seppia è costituito da un osso,
l’osso di seppia. Si trova proprio sotto la pelle lungo il dorso della seppia. È una
struttura molle e gessosa, avente fino a cento sottili lamine separate da
colonnine, e costellata di molte camere. È quest’osso che la seppia impiega
come cassa di emersione. Man mano che la seppia cresce, diventando più
pesante, altre camere vengono aggiunte all’osso per aumentarne le proprietà di
galleggiamento. (Fra parentesi, è quest’osso di seppia che viene messo nelle
gabbie degli uccelli).
Con un processo di osmosi la seppia può pompare fuori l’acqua dalle cavità del suo
osso o può farla entrare. In questo modo varia la sua spinta di galleggiamento
per salire o scendere nell’oceano. In linea di principio, le cavità dell’osso di
seppia sono come i compartimenti per l’acqua in un sommergibile. Le seppie
stanno di solito a una profondità che oscilla fra i 30 e gli 85 metri, ma possono
scendere fino a 200 metri.
SPUGNE DEL MAR ROSSO
“Moltissime idee brillanti dell’uomo altro non sono
che vecchi trucchi della natura”, afferma il
Washington Post. “Prendete le fibre ottiche, ad
esempio. Gli scienziati hanno creato fibre simili al
vetro per catturare la luce e convogliarla dietro gli
angoli nel 1951. Ebbene, ora scopriamo che le
spugne che vivono nelle profondità del Mare di
Ross, nell’Antartide, fanno la stessa cosa da tempo
immemorabile”. Le spugne giganti, che si trovano
fino a 30 metri di profondità, hanno delle spicole
fibrose sporgenti che catturano la luce e la
trasmettono, superando anche angoli di 90 gradi,
ad alghe fotosintetiche che vivono al centro del
corpo della spugna. Gli esperimenti hanno
dimostrato che viene raccolta anche la luce
radente, il che indica che anche le spicole sui lati
della spugna sono in grado di rifornire di luce le
alghe.
Argyroneta aquatica aveva già la campana
subacquea
Verso l’inizio del XVI secolo si dice che Leonardo da Vinci
abbia inventato un’apparecchiatura subacquea. Ma un
ragno chiamato aveva già perfezionato un sistema per
respirare sott’acqua. Come spiega Andrée Tétry nel suo
libro Les outils chez les êtres vivants (Gli utensili presso gli
esseri viventi), questo ragno “vive in ruscelli tranquilli fra
le piante acquatiche sommerse e tesse fra queste una fine
ragnatela orizzontale, fissata da una moltitudine di fili lenti.
Tornando in superficie, . . . il ragno, con un guizzo
improvviso, fa una scorta di bollicine d’aria che aderiscono
alla peluria idrorepellente che ha sull’addome. . . . Poi
ridiscende e deposita le bollicine d’aria sotto la sua soffice
tela. L’aria tende ad alzarsi formando un leggero
rigonfiamento nella ragnatela”. Dopo diversi viaggi il ragno
ha accumulato abbastanza aria da passare la giornata sotto
la sua campana, dove mangia la preda presa durante la
notte. A questo proposito, la Tétry aggiunge: “Le
apparecchiature subacquee dell’uomo corrispondono
dunque ai modelli più sofisticati osservati in natura”.
L’UOVO
Com’è possibile che le lampadine, il cui vetro è sottile come
un foglio di carta, resistano alla forte pressione a cui
vengono sottoposte quando le si avvita? Il libro Come
fanno? (pubblicato da Selezione dal Reader’s Digest)
spiega che questo è possibile grazie soprattutto alla loro
forma, che si basa sul “principio del guscio dell’uovo”.
Anche se le uova hanno il guscio molto sottile, gli uccelli
non le schiacciano con il loro peso quando le covano.
Questo perché la forma dell’uovo gli conferisce la solidità
strutturale necessaria per sopportare la pressione. (Se i
gusci fossero più spessi, i piccoli non riuscirebbero a
romperli per uscire). L’uomo, copiando ciò che ha fatto il
Creatore, ha dato alle lampadine una forma arrotondata
così che, quando se ne afferra una, “la forza applicata si
trasmette dal punto di contatto in tutte le direzioni,
distribuendosi su un’area molto grande”. In questo modo,
come nel caso dell’uovo, non viene esercitata una
pressione eccessiva su un unico punto, e la lampadina non
si rompe. L’uomo ha imparato molto studiando la
creazione!
Geco
I gechi sono in grado di correre senza problemi su un soffitto liscio
come il vetro. Come fanno? Gli scienziati se lo chiedono da decenni,
e ora pensano di avere trovato una risposta. La rivista Science News
riferisce che un’équipe di scienziati e ingegneri ha riscontrato che “i
minuscoli peli, o setole, sulle zampe del geco sviluppano una forza
di adesione sorprendentemente elevata quando vengono a contatto
con le superfici”. “Da ciascuna setola si dipartono ramificazioni
ancora più minuscole, chiamate microvilli. Quando il geco appoggia
la zampa su una superficie, il contatto tra la superficie e i microvilli
di cui è tappezzata la pianta della zampa (circa un miliardo) è
talmente ravvicinato che possono entrare in gioco forze
intermolecolari”. I ricercatori fanno notare anche che,
nell’appoggiare le dita, il geco “sembra non solo spingere le setole
contro la superficie, ma anche tirarle in direzione parallela ad essa”.
Così facendo aumenta “la presa di ciascuna setola di dieci volte
rispetto alla semplice pressione”.
NON desta meraviglia che gli uomini possano
trarre profitto da un attento studio degli insetti.
Un antico uomo di fede, Giobbe, una volta
disse: “Chiedi, ti prego, agli animali domestici,
e ti istruiranno; anche alle creature alate dei
cieli, e ti informeranno. . . . Chi fra tutti questi
non sa bene che la stessa mano di Geova ha
fatto ciò?” (Giobbe 12:7-9)