COME SI VOLA?

“Come si vola?” è la domanda a cui cercheremo di rispondere ma se pensate che voi lettori riuscirete finalmente a volare senza l’aiuto di motori, vi sbagliate di grosso. Tuttavia, se vorrete approfondire come diamine riescano gli uccelli a galleggiare e muoversi nell’aria, siete nel posto giusto!

Innanzitutto, c’è da anticiparvi che questo sarà solo il primo di due interventi sull’argomento. Qua parleremo della biologia dietro al volo degli uccelli, mentre la piattaforma E-nsight ospiterà il mio secondo intervento in cui si accenneranno a concetti semplici di fisica attorno alle ali (sempre di bestie si parlerà, tranquilli!).

Airone Bianco (1) — **Figura 1:** Airone bianco maggiore (*Ardea alba* Linnaeus, 1758) in volo. Capanno del CHM Lipu.

Partiamo dall’interno

Tra le principali spinte evolutive che hanno permesso a questi animali di volare ci sono certamente la necessità di alleggerire il corpo, oltre che renderlo più compatto, resistente, dinamico ed aerodinamico.

Sistema scheletrico

Scommetto che molti di voi sanno già che lo scheletro degli uccelli è “cavo” all’interno. Ho vinto? Ebbene sì, questo è in parte vero come lo è che senza un’evoluzione radicale di tutto il sistema scheletrico, oggi non vedremmo alcun piccione cagarvi in testa volteggiando in aria. Le trasformazioni che gli scheletri degli uccelli atti al volo hanno subito sono numerosissime:

Alleggerimento del cranio per non sbilanciare il peso tutto in avanti;
Sterno carenato (vedi Fig.2) per ospitare grandi muscoli pettorali;
Ossa lunghe degli arti cave all’interno per ospitare i sacchi aeriferi;
Clavicole fuse (furcula);
Cassa toracica robusta ma elastica per un’efficiente ventilazione;
Vertebre lombari e sacrali fuse (sinsacro) per fornire rigidità e facilitare l’atterraggio;
Fusione delle vertebre caudali (pigostilo) per sostenere i muscoli che governano le penne timoniere;

Note: alcuni degli adattamenti erano già presenti nei dinosauri teropodi estinti da cui, ricordiamo, i moderni uccelli discendono e vi stupireste quanto possano essere affascinanti la loro evoluzione e i loro antenati piumati estinti.

Anatomia scheletro uccello — **Figura 2:** Esemplare di Merlo femmina (*Turdus merula* Linnaeus, 1758) rinvenuto morto e ora facente parte della mia collezione personale.

Respirazione

La respirazione negli uccelli non è precisamente come ce la aspetteremmo. Infatti, essendo (“sangue caldo”), con un elevato metabolismo e che per di più si spostano volando, necessitano di un efficientissimo apparato respiratorio. I polmoni sono solo una delle componenti che costituiscono tale apparato e sono connessi ai cosiddetti sacchi aeriferi, estensioni che si diramano tra i visceri e tra le ossa lunghe. La loro respirazione è pressoché continua dal momento che i polmoni sono sempre ventilati e non sono presenti lunghi periodi di apnea. Per far circolare un’unità d’aria in tutto il sistema sono necessari due atti inspiratori e due atti espiratori:

1° inspirazione – l’aria passa dai polmoni ai sacchi aeriferi posteriori;
1° espirazione – l’aria precedentemente presente in quelli posteriori passa ai bronchi mediodorsali;
2° inspirazioni – l’aria passa dai bronchi mediodorsali a quelli medioventrali riempiendo i sacchi anteriori;
2° espirazione – i sacchi aeriferi anteriori si svuotano e l’aria esce attraverso la trachea;

La cosa incredibile è che la respirazione è sincronizzata perfettamente con il volo dal momento che molti dei muscoli attivi durante tale fase sono anche preposti all’espansione dei polmoni e dei sacchi aeriferi! Meglio di così cosa c’è?!

**Figura 3:** Schema anatomico dei sacchi aeriferi e le loro connessioni con i polmoni.

Piumaggio

Tra gli adattamenti al volo che più spiccano negli uccelli ci sono le penne: leggere, resistenti e aerodinamiche. Un mix perfetto che rendono questi derivati epidermici una perfetta superficie alare (penne remiganti e copritrici) e caudale (penne timoniere), oltre che di contorno (penne che rivestono la superficie corporea). Le piume, invece, sono strutture più morbide che si trovano negli strati sottostanti e svolgono principalmente il compito di trattenere il calore e rendere paffuti gli uccellini.

Come fanno le penne ad essere così resistenti e rigide ma al contempo stesso flessibili e leggere? Semplice! Si compongono di un robusto rachide centrale da cui dipartono lateralmente tante laminette (barbe) che a loro volta si compongono di sottili ed uncinate barbule. Le barbule si agganciano alle barbe di una fila successiva rendendo rigido l’intero vessillo (la parte esposta della penna e spesso colorata), vedi Fig. 4.

penne focus ok — **Figura 4:** Dettagli di una penna remigante primaria di un Parrocchetto dal collare (*Psittacula krameri* (Scopoli, 1769).

IMG_20200105_180826 — **Figura 5:** Dettagli sul posizionamento delle **penne remiganti** di un Codirosso spazzacamino (*Phoenicurus ochruros* (S.G.Gmelin, 1774). In particolare, si dispongono lungo le falangi del terzo dito, il carpometacarpo e l’ulna.

Ne converrete con me che una trattazione completa di un tale argomento sarebbe stata molto più lunga e articolata ma spero di avervi trasmesso comunque i punti cruciali su cui l’evoluzione si è maggiormente focalizzata. Il volo affascina da sempre l’uomo ma per scoprire altre curiosità dietro questo romantico meccanismo dovrete aspettare il nuovo articolo che uscirà su E-nsight! Cosa state aspettando? Seguiteli su Instagram o Facebook per rimanere aggiornati, non ve ne pentirete!

Fonti:

Libro “Anatomia comparata dei Vertebrati – una visione funzionale ed evolutiva” di Liem, Bemis, Walker e Grande. EdiSES, seconda edizione.

Wikipedia.com

[Matteo]