La fisiologia degli uccelli lo è favorevole al volo: taglia piccola, ossa cave e penne generalmente simmetriche sulle ali e sulla coda. Sembra un gioco da ragazzi che l’evoluzione degli uccelli sia stata ottimizzata per il volo, ma un nuovo studio suggerisce che le cose non sono così chiare come sembrano.
La conclusione di un recente studio in Comunicazioni sulla natura sembra piuttosto poco intuitivo: la maggior parte delle ali degli uccelli non sembrano essere costruite per la massima efficienza di volo e non sono perfettamente messe a punto per il modo in cui volano gli uccelli. Inoltre, gli uccelli con le forme delle ali più ottimizzate nello studio erano colibrì e pinguini: questi ultimi usavano le ali per nuotare abilmente, non per volare in aria. I ricercatori hanno analizzato 1.139 immagini di ali di uccelli con un metodo che ha permesso loro di testare le prestazioni relative di numerous forme di ali senza presunzioni su cosa costituisse una forma alare “ottimale”.
“Per molti uccelli, i vincoli funzionali del volo – la necessità di generare portanza, superare la resistenza e virare con precisione – non influenzano fortemente la forma dell’ala”, Benton Waltersun ricercatore di dottorato presso l’Università di Bristol nel Regno Unito, ha detto a Gizmodo. “Per alcuni gruppi, queste pressioni hanno portato all’evoluzione di forme alare ottimali, ma questa è l’eccezione piuttosto che la regola”.
Due ali e una preghiera
C’è un dibattito sorprendentemente attivo e acceso sul perché alcuni animali si sono evoluti per volare. Il discorso risale al 1880, ma le ipotesi non sono verificabili, quindi è un “dibattito inutile”, secondo il defunto ornitologo John Hutchinson in un publish sul weblog per il Museo di Paleontologia dell’Università della California. Quindi, ha aggiunto Hutchinson, ai ricercatori piace concentrarsi su quali caratteristiche consentono il volo. Per gli uccelli moderni, le ali sono le “strutture alla base del volo”, spiega l’articolo, e gli uccelli hanno “adottato una vasta gamma di stili di volo e un’elevata variabilità della forma delle ali”.
Ma più i ricercatori approfondivano questa diversità, meno erano sicuri del percorso evolutivo che ha portato alle moderne ali degli uccelli.
Le ali sono fatte… per volare?
Walters e colleghi hanno cercato di testare il presupposto tradizionale, e probabilmente intuitivo, secondo cui le ali degli uccelli si sono evolute per essere ottimizzate al meglio per il volo. Semplicemente, selezione naturale impone che essere più adatti all’ambiente e allo stile di vita aumenti le possibilità di sopravvivenza di un animale. Se il volo aiuta gli uccelli a sfuggire ai predatori o al freddo e a trovare cibo migliore, non ci sarebbe un incentivo naturale per le ali a diventare la versione migliore di se stesse?
“Questo si chiama adattazionista “, ha detto Walters a Gizmodo. “Dato che volare è una modalità di viaggio impegnativa e ha cambiato ampiamente il piano corporeo degli uccelli nel corso dei 100 milioni di anni circa in cui sono esistiti, gli uccelli dovrebbero aver evoluto ali dalla forma ottimale.”
Definisci “ottimale”
Ma in genere è “molto difficile, se non impossibile, determinare se un animale è ottimale, perché non c’è modo di sapere guardando solo gli animali vivi se la migliore forma osservata è la migliore in assoluto”, ha detto Walters. Per aggirare questa sfida, il workforce ha scelto l’analisi teorica del morfospazio. Questo metodo identifica la forma più evoluta per un particolare stile di volo, invece di presumere che la forma attuale dell’ala di un uccello sia la più ottimale.
Lo studio ha analizzato 1.139 immagini di ali di uccelli e ha considerato anche stili di volo “specialistici” come il volo in volo dinamico e stili di volo di specie che migrano su lunghe distanze, ha affermato Walters. Come previsto, gli uccelli incapaci di volare come gli struzzi avevano ali “del tutto non ottimali”, ha aggiunto.
Ma l’analisi ha trovato specie di uccelli la cui forma empirica delle ali somigliava molto alla forma ottimale delle ali prevista, vale a dire membri delle famiglie dei colibrì e dei pinguini. Anche gli uccelli con stili di volo advert alta richiesta di energia, come il falco aereo, tendevano advert avere una migliore ottimizzazione. Come previsto, gli uccelli incapaci di volare come gli struzzi avevano ali “del tutto non ottimali”, ha spiegato Walters.
L’evoluzione è complicata
In generale, tuttavia, sembrava che per la maggior parte degli uccelli “abbastanza buono sia abbastanza buono quando si tratta di volare”, ha detto Walters in un dichiarazione universitaria. Questo vale anche per l’albatro, un volatore specializzato a lunga distanza detiene il Guinness World Record per le sue grandi doti aeronautiche.
“Ciò che impedisce loro di essere più ottimali è probabilmente che devono atterrare, qualcosa con cui gli albatros hanno già difficoltà ma che è necessario riprodurre”, ha riflettuto. “Un albatro teorico con un’ala ancora più sottile, più lunga e più ottimale potrebbe non essere in grado di decollare e atterrare in sicurezza e quindi non sopravviverebbe, nonostante sia meglio modellato per il volo.”
“Lo studio utilizza un approccio interessante che arricchisce la nostra conoscenza del volo degli uccelli”, Michael Pittmannun paleobiologo dell’Università cinese di Hong Kong, ha detto a Gizmodo in una e-mail. “C’è ancora molto da imparare sul volo degli uccelli e un sacco di potenziale non sfruttato per utilizzare questa conoscenza per fornire soluzioni ingegneristiche bioispirate per la società”, ha aggiunto Pittman, che non è stato coinvolto nel nuovo studio.
Nel complesso, i risultati dimostrano che un’ipotesi “logica” potrebbe non essere necessariamente ciò che la natura intendeva. Molti progetti umani, come le ali e le eliche degli aeroplani, sono modellati sugli uccelli, ma potremmo voler essere “selettivi riguardo a ciò da cui trae ispirazione gli animali”, ha detto Walters.
