Di Timothy Revell
Ci siamo resi conto per la prima volta che le api sembrano farsi beffe delle leggi della matematica negli anni 30. I calcoli mostravano che le loro ali non potevano fornire una portanza sufficiente a sollevare il corpo da terra, ma questo non le fermava.
“L’ape, naturalmente, vola lo stesso perché alle api non interessa ciò che gli umani pensano sia impossibile”, dice il narratore all’inizio del Bee Movie del 2007.
Ora una nuova analisi matematica ha messo insieme un quadro completo di come le api, così come altri insetti e piccoli uccelli, riescono effettivamente a volare.
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Fino agli anni ’90 si pensava che le api usassero un flusso continuo di aria sulle loro ali per generare la portanza, in modo simile a come volano gli aerei commerciali. Ma nel 1996 si è scoperto che le api hanno anche piccoli flussi d’aria simili a tornado che si formano sui bordi d’attacco delle loro ali, noti come vortici del bordo d’attacco (LEV).
“Inizialmente, tutti pensavano che questa fosse la soluzione magica che stavamo cercando. La gente venerava i vortici e supponeva che fossero responsabili della portanza extra”, dice Mostafa Nabawy dell’Università di Manchester.
Ma dopo aver rianalizzato otto diversi esperimenti con otto specie diverse, Nabawy e i suoi colleghi hanno dimostrato che i LEV in realtà non danno alcuna portanza extra. Creando tre modelli matematici, ciascuno con un diverso meccanismo di generazione della portanza e confrontando poi i modelli con gli esperimenti originali, sono stati in grado di capire come le creature rimangono in aria.
Piccoli tornado
Sorprendentemente, hanno scoperto che le LEV non generano direttamente la portanza come si pensava in precedenza. “Invece abbiamo scoperto che i LEV significano che l’ala può volare ad un angolo di attacco molto più alto senza stallo”, dice Nabawy.
I vortici d’aria sul bordo dell’ala dell’ape permettono all’insetto di angolare l’ala più nettamente verso il cielo, migliorando il flusso d’aria sull’ala. È questo angolo d’ala più alto che dà alle api, ai moscerini della frutta e anche ai colibrì la portanza sufficiente per volare.
Se un’ape fosse in volo e le LEV smettessero di girare, l’ape andrebbe in stallo, nel senso che la differenza di pressione tra la parte superiore e quella inferiore dell’ala responsabile della portanza cadrebbe. Cadrebbero quindi fuori dall’aria e rimbalzerebbero sul pavimento prima di scivolare fino a fermarsi con una ferita alle spalle.
“Testando queste idee matematiche contro i dati misurati da ali reali, gli autori hanno dimostrato in modo convincente che la migliore spiegazione è che il vortice del bordo anteriore impedisce lo stallo”, dice Richard Bomphrey del Royal Veterinary College.
Comprendere come vola un’ape e avere l’ultima parola sul cosiddetto paradosso delle api è un obiettivo degno di nota in sé. Ma il nuovo lavoro potrebbe anche “avere un impatto importante sullo sviluppo di ventilatori, turbine o veicoli volanti in miniatura per consegne, sorveglianza o compiti di ricerca e soccorso”, dice Bomphrey.