Il volo degli uccelli, un miracolo
Dal corrispondente di “Svegliatevi!” in Australia
UNA folla si raduna presso il Castello di Stirling in Scozia per assistere a un evento spettacolare. Lì sul tetto c’è un alchimista italiano il quale ha annunciato che volerà fino in Francia servendosi di ali speciali ricoperte di numerose penne d’uccello.
Ecco che si lancia! Ma dove atterra? Ai piedi del castello, con un femore rotto! Così finì nel sedicesimo secolo un tentativo di imitare il miracolo del volo degli uccelli.
Il volo degli uccelli ha sempre affascinato l’uomo. Circa tremila anni fa un acuto osservatore del mondo che lo circondava disse che “la via dell’aquila nei cieli” era ‘troppo meravigliosa’ per essere compresa. — Prov. 30:18, 19.
Per lungo tempo molti hanno pensato che se l’uomo avesse avuto le penne come un uccello, battendo le ali su e giù avrebbe potuto volare. Tuttavia, negli scorsi due secoli circa, l’uomo si è reso conto che gli uccelli sono dotati per il volo in modo più meraviglioso di quanto non si pensasse prima. Questo incomparabile equipaggiamento include penne, conformazione delle ali, muscoli speciali, conformazione del corpo, struttura delle ossa e, naturalmente, la capacità istintiva di risolvere i molti vari problemi del volo. L’uomo ha imparato molto dagli uccelli e ha inventato macchine che ne imitano goffamente il volo. Ma non è dotato per il volo come loro!
Bisogno di volare
L’uomo, ovviamente, non ha bisogno di volare per sopravvivere, mentre la maggioranza degli uccelli sì. Sono creature molto attive, bisognose di grandi quantità di cibo. Per esempio, il loro cuore batte da 200 a 1.000 volte al minuto, e la loro temperatura corporea va da 39 a 44 gradi centigradi. Si è calcolato che il comune rondone possa volare da 12 a 14 ore al giorno alla velocità di circa 65 chilometri orari in un normale volo di caccia. Quando ha i piccoli da sfamare, questo uccello può percorrere quasi 1.000 chilometri al giorno.
Per brevi periodi, alcuni uccelli possono volare a enormi velocità. È noto che alcuni falchi scendono in picchiata a quasi 300 chilometri orari. In India è stata misurata la velocità dei rondoni a coda spinosa: oltre 300 chilometri orari.
Osservando un uccello che vola senza alcuna difficoltà, non si può fare a meno di chiedere: Come ci riescono gli uccelli? Come fanno a restare sospesi in aria?
Il segreto del volo
Sebbene non possiamo vedere l’aria attorno a noi, sappiamo che, in movimento, essa può avere molta forza. Durante una tempesta, gli alberi possono essere sradicati e le case scoperchiate. Allo stesso modo, l’aria in movimento attorno alle ali di un uccello, ali che hanno una conformazione speciale, provvede una sufficiente spinta ascensionale per neutralizzare la forza di gravità e impedire all’animale di cadere a terra. Senza l’effetto dell’aria in movimento, l’uccello cadrebbe a terra come un sasso.
L’ala dell’uccello è fatta in modo che l’aria deve eseguire al di sopra d’essa un percorso più lungo che al di sotto. Quindi, sopra l’ala l’aria deve viaggiare più in fretta per stare, per così dire, ‘alla pari’.
A motivo dell’accresciuta velocità, l’aria al di sopra dell’ala è “più rarefatta” che sotto. L’aria compressa e “più densa” sotto l’ala esercita maggiore pressione e spinge l’uccello verso l’alto, dandogli la spinta necessaria. Accade qualcosa di simile bevendo con una cannuccia. Succhiando dalla cannuccia, si rarefà l’aria dentro la cannuccia. L’aria normale di fuori è quindi “più densa” e spinge il liquido su per la cannuccia.
Anche l’aria che colpisce la parte inferiore dell’ala di un uccello tende a sollevarlo. Nello stesso tempo, però, l’animale deve utilizzare un po’ della sua forza per vincere la resistenza dell’aria.
Per sollevarsi l’uccello fa di solito un salto in aria, battendo le ali. Dapprima può sembrare che l’uccello si limiti solo a batterle su e giù. Ma un attento esame rivela che questo volo ad ali battenti è molto più complesso. L’uccello tira giù e indietro le ali tese con le penne ben chiuse, spingendo così la maggior quantità possibile di aria. Poi tira avanti e su le ali con le penne divaricate per lasciar passare l’aria. Le ali sono anche avvicinate strettamente al corpo per ridurre al minimo la resistenza dell’aria.
Il moto alare provvede la spinta oltre che la propulsione necessaria per vincere la “resistenza” e guadagnare velocità. Il moto alare dell’uccello si potrebbe paragonare al “nuoto a farfalla”. Il nuotatore ruota le braccia attorno all’articolazione della spalla, mentre le getta avanti nell’aria e poi le ritira indietro nell’acqua. Il volo, tuttavia, è assai più complesso, comportando la rotazione dell’ala e i movimenti relativi delle sue varie parti.
Più l’uccello è veloce, maggiore è la spinta prodotta dall’aria che si muove attorno alle ali. Si è calcolato che alla partenza un piccione usa cinque volte più energia che nel volo regolare.
Per la maggioranza degli uccelli più grandi, l’accresciuta apertura alare non è tuttavia ancora abbastanza grande da far fronte al peso extra e alla maggiore resistenza, specialmente al momento della partenza. Alcuni di questi, come il pellicano, corrono per alcuni metri sul terreno per acquistare velocità e sollevarsi. Altri, come gli avvoltoi, si posano su un albero o su uno steccato e poi, con un salto, acquistano abbastanza velocità perché le ali abbiano la spinta necessaria con cui vincere la forza di gravità.
L’uccello più pesante atto al volo è il cigno trombetta, il cui peso raggiunge i 18 chilogrammi. Gli uccelli pesanti hanno un battito d’ali limitato a causa dello strenuo sforzo necessario. Tuttavia, questo non limita la loro attitudine al volo, poiché sono maestri di un altro tipo di volo.
Volo a vela e volo planato
I grandi uccelli possono volare per ore, percorrendo lunghe distanze, quasi senza muovere le ali, perché si servono delle correnti d’aria. Per illustrare cosa sono queste correnti possiamo fare un semplice esempio. Mettendo una mano sopra qualcosa di caldo, si sente l’aria calda che sale. Allo stesso modo, quando il sole scalda la terra, alcune zone si riscaldano più di altre, secondo la natura della superficie. Questo fa salire l’aria sopra la superficie, producendo una forte corrente d’aria, anche se a terra tutto sembra completamente immobile. Queste correnti ascendenti, definite “termiche”, sono bolle d’aria calda a forma di ciambella capaci a volte di innalzarsi fino a 3 chilometri d’altezza.
Un altro modo in cui viene prodotta una corrente ascendente è quando il vento investe una collina o un monte. Il vento è spinto su per il fianco del monte, e questo movimento d’aria continua oltre la cima del monte.
Quando un uccello trova una corrente ascendente che sale a velocità maggiore di quella a cui scenderebbe l’uccello, esso vi può “viaggiare”, di solito volteggiando, per rimanere all’interno dell’aria ascendente. Come una vela, le ali distese sfruttano la corrente ascendente. Così gli uccelli possono innalzarsi praticamente senza nessuno sforzo. Questo tipo di volo è detto “volo a vela”.
Una varietà di questo volo è il “volo planato”, con il quale l’uccello scende ad ali distese e con tutte le superfici espanse per rallentare la discesa. Gli uccelli più abili nel volo planato possono percorrere una distanza circa 20 volte maggiore dell’altitudine da cui iniziano la discesa.
Gli uccelli abili in questa forma di volo, come avvoltoi, gabbiani, pellicani, falchi e aquile, possono percorrere lunghe distanze con uno sforzo minimo sollevandosi in una corrente ascendente e poi planando finché ne incontrano un’altra. Movendo le ali possono librarsi alla stessa altezza in una corrente ascendente o cambiare in un istante dal volo planato al volo a vela. Alcune varietà di uccelli possono viaggiare in questo modo a velocità comprese fra i 50 e gli 80 chilometri orari per la maggior parte del giorno, conservando così la propria energia. Di solito si capisce quando gli uccelli volano in questo modo, poiché volteggiano per un po’ mentre si innalzano per poi passare a una lunga planata diritta.
Certi uccelli, come l’albatro, sono abili nello sfruttare i forti venti sopra l’oceano. Col vento dietro, l’albatro dà inizio a una lunga planata verso la superficie dell’acqua, acquistando velocità. A pochi metri dall’acqua si gira verso il vento e si fa sollevare, alzandosi ma perdendo velocità. Poi si gira e comincia da capo. Regolando le distanze percorse in qualsiasi parte di questo ciclo, l’uccello può viaggiare in qualsiasi direzione desideri. Con questa tecnica, l’albatro reale, ad esempio, può volare per lunghi periodi a 80-110 chilometri orari. Il solo sforzo necessario è che l’uccello tenga le ali tese e le batta una o due volte ogni tanto.
Poiché il battito delle ali richiede un grande dispendio di energia, i grandi uccelli sfruttano il volo a vela e il volo planato tutte le volte che possono. Battono le ali soprattutto per spostarsi da un punto d’appoggio all’altro e per aiutarsi nella partenza. Questi uccelli battono le ali solo da una a tre volte al secondo, mentre la maggioranza degli uccelli canori le battono due volte più in fretta. Il colibrì, lungo appena 5 centimetri e del peso di soli tre grammi, batte le ali da 60 a 70 volte al secondo. Può volare a punto fisso come un elicottero ed è il solo uccello in grado di volare all’indietro.
L’arte di girarsi e atterrare
L’equilibrio degli uccelli nell’aria è sorprendente. Possono girare battendo un’ala più in fretta dell’altra. Questo fa anche sollevare l’ala, permettendo all’uccello di girare molto bruscamente. Anche le penne della coda hanno una parte in questo. Inoltre, esse danno equilibrio e all’occorrenza fungono da freno. Il modo in cui gli uccelli sfrecciano avanti e indietro, schivando i rami ed evitando gli scontri fra loro, mostra che sono davvero padroni dell’aria.
Per quanto riguarda l’atterraggio, gli uccelli possiedono tutti gli elementi essenziali per effettuare atterraggi quasi incredibilmente perfetti. Un uccello deve considerare l’altezza, la velocità, la direzione e le correnti dei venti per non picchiare duramente contro il suolo o capovolgersi all’atterraggio. Alcuni uccelli pesanti devono continuare a correre per alcuni metri per tenersi in equilibrio.
Gli uccelli usano abilmente le ali e anche la coda per ridurre la velocità e controllare l’atterraggio, e questo permette loro di posarsi su un ramo in modo da scuoterlo appena. Questa è una vera acrobazia se si considera la velocità con cui si avvicinano al punto di atterraggio. Talora gli uccelli battono effettivamente le ali in direzione opposta a quella del volo per rallentare in fretta.
Fatti in modo meraviglioso
Gli uccelli sono fatti per volare e questo si vede molto bene osservandone le ossa e il piumaggio. Hanno un arto superiore formato da omero, radio e ulna. Per il modo in cui si articolano, le ossa si muovono liberamente su e giù e possono anche girarsi. Lo sterno degli uccelli, invece d’essere piatto come il nostro, ha la forma della chiglia di una barca. In questo modo c’è un’ampia zona a cui sono attaccati da ambo i lati dello sterno i muscoli del volo, assai potenti.
Le ossa stesse sono fatte in modo ideale. Sono in sostanza tubi dalle pareti sottili, e, nel caso degli uccelli più grossi, sono delicatamente rinforzate all’interno. Come risultato, le ossa offrono un sostegno leggero ma assai robusto. Per esempio, l’intero scheletro di una fregata, con un’apertura alare di due metri, può pesare appena 110 grammi. Le ossa più grandi contengono anche sacche d’aria. Queste sacche sono sussidiarie o supplementari rispetto ai polmoni, e provvedono, secondo il bisogno, una quantità extra di ossigeno per sostenere l’uccello nel suo elevato ritmo di attività.
Anche le penne sono fatte in modo meraviglioso. Un uccello può averne da 2.000 a 6.000. Ciascuna penna è dotata di centinaia di barbe che si diramano da un asse cavo, e ogni barba ha centinaia di barbule che si ramificano in molte barbicelle ancora più piccole e a forma di uncino. Si calcola che una penna di piccione lunga 15 centimetri abbia circa 990.000 barbule e milioni di barbicelle. Tutte queste si intrecciano formando un’efficientissima superficie portante a tenuta d’aria, che è impermeabile, pesa poco e conserva il calore. Le penne costituiscono anche una superficie alare notevolmente accresciuta con pochissimo peso in più.
Vi sono tre tipi principali di penne. Le più grandi, le primarie, si trovano attorno alla punta delle ali e sono importantissime per le sterzate laterali e per il volo ad ala battente. Negli uccelli da preda le primarie si restringono verso la metà. Sembra che questa particolarità permetta a tali uccelli di levarsi in aria più perpendicolarmente, per cui sono in grado di sfruttare meglio le correnti d’aria naturali. Le penne secondarie sono attaccate agli arti inferiori, e le terziarie all’arto superiore. Questi tipi di penne svolgono una loro importante funzione nel volo.
Miracolo o cieco caso?
Anche solo un breve esame del volo degli uccelli porta a soffermarsi e riflettere. L’uomo è stato in grado di imitare alcuni aspetti del volo degli uccelli dopo molti anni di intensa progettazione, sperimentazione e intelligente analisi. Tuttavia, ha bisogno di strumenti sofisticati per fare ciò che gli uccelli fanno anche meglio per istinto. Sebbene l’uomo possa costruire alianti e ora aviogetti supersonici, non è riuscito a imitare esattamente il battito delle ali di un uccello, che può produrre sia propulsione che spinta. Come poté avere origine il volo degli uccelli, che dipende da molti complessi fattori?
Alcuni affermano che gli uccelli si evolsero in qualche modo dai rettili, e che le scaglie si trasformarono lentamente in penne. Citano il fossile di un antico uccello chiamato Archaeopteryx, munito di denti e di una lunga coda cornea, e affermano che sia un “anello mancante”. Tuttavia, si trascurano vari aspetti controversi. I rettili sono a sangue freddo e spesso sono pigri, mentre gli uccelli sono a sangue caldo e sono tra le creature più attive della terra. Il volo dipende da molti fattori coordinati, che devono essere presenti contemporaneamente.
È interessante che l’Archaeopteryx aveva già ali perfettamente sviluppate e ricoperte di penne (non scaglie semisviluppate in penne), e aveva piedi speciali adatti per appollaiarsi. Le proporzioni relative della testa e del cranio sono quelle tipiche di un uccello e sono molto diverse da quelle dei rettili. Quindi l’Archaeopteryx non è il prodotto dell’evoluzione di un rettile in uccello.
La capacità di volare non si può certo attribuire al semplice caso. Lo studio approfondito dà la convincente prova che il volo degli uccelli è di origine divina. Tutto negli uccelli — il corpo aerodinamico, le ali grandi e leggere, la speciale struttura delle ossa e l’istinto necessario per risolvere i complessi problemi del volo — rivela un Progettista intelligente di gran lunga superiore all’uomo. Sì, a Lui, Geova Dio, va la nostra riverenza per il miracolo del volo degli uccelli. — Sal. 148:1, 7, 10.
[Diagramma a pagina 21]
(Per la corretta impaginazione, vedi l’edizione stampata)
aria in movimento
spinta
resistenza
gravità
forze che agiscono sull’ala di un uccello
[Diagramma a pagina 22]
(Per la corretta impaginazione, vedi l’edizione stampata)
corrente ascendente termica
volo planato
corrente ascendente termica