Il perfetto sincronismo della ninfa di Issus coleoptratus

Gli ingranaggi in natura

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La ninfa dell'insetto Issus coleoptratus ha evoluto una sorta di ingranaggi per ottenere una perfetta sincronizzazione delle zampe durante il salto.

Carlo Gorla –

Ogni ciclo di lezioni sugli ingranaggi che si rispetti, che sia nell’ambito di un corso universitario o di formazione, non può non iniziare con qualche diapositiva d’introduzione dedicata alla storia delle ruote dentate.  Sono almeno 5000 anni che l’uomo utilizza gli ingranaggi, anche se in forma rudimentale: le applicazioni che solitamente si richiamano sono quelle del carretto cinese che indica sempre il sud, risalente al 2600 a.C., l’odometro di Erone di Alessandria, per passare poi ad esempi di epoca greca e romana, alle varie macchine di Leonardo e arrivare, passando per la rivoluzione industriale, fino ai nostri giorni.

Pur non essendo possibile datarne con precisione l’invenzione, né individuare un inventore,  abbiamo sempre dato per scontato che di invenzione umana si tratti.

Potete quindi immaginare lo stupore nell’apprendere, notizia dello scorso autunno, che due ricercatori britannici dell’università di Cambridge hanno scoperto l’esistenza degli ingranaggi in natura!

Per la precisione, i due scienziati hanno scoperto, e documentato mediante fotogrammi e riprese, che Issus coleoptratus, un minuscolo insetto, presenta allo stato di ninfa due ruote dentate in corrispondenza dell’articolazione delle zampe posteriori.

La ninfa dell'insetto Issus coleoptratus ha evoluto una sorta di ingranaggi per ottenere una perfetta sincronizzazione delle zampe durante il salto.
La ninfa dell’insetto Issus coleoptratus ha evoluto una sorta di ingranaggi per ottenere una perfetta sincronizzazione delle zampe durante il salto.

Spiegano gli autori, nella pubblicazione scientifica, che vi sono due architetture meccaniche negli insetti saltatori: quella delle cavallette (grasshopper) e delle pulci (flea), nelle quali le zampe posteriori si trovano su due piani ai lati del corpo, e quella delle sputacchine (froghoppers) e dei fulgoridi (planthoppers), che hanno invece due zampe controrotanti poste al di sotto del corpo e all’incirca complanari. Sono questi ultimi i primatisti del salto in alto nel regno animale e l’esecuzione dei salti da record è subordinata al perfetto sincronismo del movimento delle due zampe.

Ebbene, nella ninfa di Issus coleoptratus, la sincronizzazione è ottenuta mediante l’ingranamento tra due settori dentati, a differenza degli altri insetti aventi lo stessa configurazione, nei quali si ha solo un contatto di rotolamento tra due superfici, secondo il principio delle ruote di frizione diremmo.  In virtù di questa particolarità è in grado di spiccare salti di oltre un metro che, fatte le debite proporzioni, corrisponderebbero a cinquecento per un umano.

Nell’articolo, i due autori descrivono con grande dettaglio i “dati di dentatura”, proponendo anche un confronto con i “nostri” ingranaggi e, soprattutto, documentano, con misure dello sfasamento tra l’istante di inizio del movimento di ciascuna zampa, che le prestazioni ottenute con la sincronizzazione meccanica non sarebbero ottenibili contando sulle sole potenzialità del sistema nervoso.

Sorprendente quindi anche la motivazione della presenza di queste dentature: hanno la funzione di sopperire ad un limite del sistema neurologico, ….dell’elettronica potremmo dire, incapace di sincronizzare adeguatamente il moto delle due zampe!

Insomma ci viene alla mente la meccanica raffinata di certe macchine, come le pompe d’iniezione dei motori diesel o le complesse catene cinematiche proprio delle nostre care dentatrici, nelle quali, invece, queste funzioni sono ormai sempre più sostituite dall’elettronica.

Per quanto riguarda la storia degli ingranaggi, possiamo continuare a parlare di invenzione, perché è fuor di dubbio la loro origine sia del tutto indipendente dalla conoscenza di questo insetto, però, nelle future lezioni di introduzione alle ruote dentate, non potrà mancare almeno una diapositiva su “gli ingranaggi in natura” con Issus coleoptratus protagonista.

 

 

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