Questi insetti non si limitano a camminare sull’acqua: remano e pattinano sull’acqua

Quando pensiamo alle creature che sfiorano l’acqua, ci vengono in mente immagini di uccelli che atterrano o di rane che saltano. Ma alcune delle imprese più sorprendenti della natura si svolgono su una scala spesso più piccola di un pisello, dove gli insetti non solo camminano sull’acqua, ma scattano, remano e scivolano sulla superficie come piccoli atleti acquatici. Recenti ricerche sulla meccanica di questi movimenti forniscono informazioni affascinanti su come la biologia risolve un complicato problema di fisica: come spingere contro una superficie liquida che cede sotto forza.

Uno studio del 2025 in Rapporti scientifici rivela come due tipi di insetti semiacquatici utilizzino design delle zampe molto diversi per generare spinta e muoversi sulla superficie dell’acqua. Uno “rema” sull’acqua come se il suo corpo fosse una barca e le sue gambe fossero pagaie; l’altro cammina addirittura a pelo d’acqua, quasi come se compisse un miracolo.

In movimento Attraverso L’acqua è una sfida speciale

La superficie dell’acqua si comporta diversamente dall’acqua sottostante. Al confine dove l’acqua incontra l’aria, le molecole si uniscono, una proprietà chiamata tensione superficiale. Su scala umana, questo effetto è così piccolo che non lo notiamo nemmeno. Ma sulle squame degli insetti, dove i corpi spesso pesano frazioni di grammo, la tensione superficiale può agire quasi come una pellicola elastica.

Articoli correlati

• Scopri la libellula delle dimensioni di un falco che mangiava le lucertole
• Scopri il serpente a sonagli più grande dell'Arizona
• Piantaggine vs banana: c'è differenza?
• Rattan vs bambù: qual è la differenza?
• Therizinosaurus vs T-Rex: chi vincerebbe in un combattimento

Qualcosa di leggero e idrofobo (idrorepellente) può appoggiarsi sopra senza sfondare. Gli insetti che sembrano camminare sull’acqua sfruttano meravigliosamente questo effetto. Le loro gambe lunghe e sottili distribuiscono il peso su un’ampia area e i minuscoli peli sulle gambe respingono l’acqua, intrappolano l’aria e impediscono la bagnatura. Questa combinazione consente alle zampe dell’insetto di deprimere leggermente la superficie senza affondare.

Tuttavia, la tensione superficiale da sola non è sufficiente per far avanzare un animale. Per accelerare o scattare, un insetto deve generare spinta spingendosi contro l’acqua. È qui che la meccanica diventa particolarmente interessante.

Nella ricerca del 2025 su cinematica e micromorfologia distinte per il canottaggio simmetrico e lo scivolamento sull’acqua-in parole povere: diversi modi di muoversi e piccole caratteristiche del corpo che consentono il movimento sulla superficie dell’acqua-gli scienziati hanno confrontato due insetti semiacquatici che usano la coppia di zampe al centro delle loro sei zampe (gambe centrali) in modi diversi per generare propulsione.

Rhagovelia distinta (a volte indicato casualmente come “insetto ondulato”) utilizza un “ventaglio a metà gamba” come una pala di remo per spingere contro l’acqua. L’altro insetto nello studio, Un cappotto a tesa larga (un tipo di strider acquatico), non ha un ventaglio ma piuttosto fitti peli idrofobi sulle zampe che spingono contro la superficie dell’acqua.

Il ventaglio della gamba centrale: il remo della natura

Prima di andare oltre, descriviamo cos’è esattamente un “ventilatore della gamba centrale”. È una struttura sulla parte centrale della gamba costituita da un grappolo di estese e minuscole sporgenze simili a peli (sete) che, una volta distese, formano un ventaglio simile a una pagaia. Quando l’ondulazione estende questa ventola nell’acqua durante un colpo, la ventola aumenta l’area a contatto con il liquido. Più area significa che è possibile generare più forza per la stessa spinta, proprio come quanto più larga è la pala di un remo, tanto più efficace è nel remare su una barca.

I fan della gamba centrale non sono remi perfetti. I veri remi sono pale rigide e solide che spingono indietro un grande volume d’acqua, spingendo a loro volta la barca in avanti. La ventola dell’insetto non è solida: ci sono piccoli spazi tra le setole, che consentono all’acqua di fuoriuscire attraverso la struttura della ventola. Ecco perché i ricercatori la chiamano “pagaia che perde”.

Una pagaia che lascia passare l’acqua potrebbe sembrare inutile. Se l’acqua scivola oltre la ventola invece di essere spinta all’indietro, come fa l’insetto ad avanzare? La risposta è semplice: non è necessario intrappolare il bug ogni goccia d’acqua; ha solo bisogno di spingere Alcuni di esso all’indietro. Anche se l’acqua scorre attraverso gli spazi vuoti, ne viene comunque spinta una quantità sufficiente dietro l’insetto per creare un movimento in avanti.

Immaginalo come nuotare con le dita unite anziché divaricate. Allargare le dita consente all’acqua di passare, rendendo la mano meno efficace che se le dita fossero tenute insieme. (Le dita allargate ti spingerebbero comunque in avanti, solo più lentamente e in modo meno efficiente).

Anche il tempismo e la disposizione dei minuscoli peli che compongono il ventaglio giocano un ruolo. Sono abbastanza flessibili da aprirsi e chiudersi durante ogni bracciata, ma abbastanza rigidi da spingere l’acqua indietro quando serve. Con una serie di colpi rapidi e ripetuti, ogni piccola spinta si somma, permettendo all’insetto di sfiorare dolcemente la superficie anche senza una pagaia solida.

Peli idrofobici e spinta della tensione superficiale

Un cappotto a tesa largalo strider acquatico, utilizza un approccio meccanico diverso. Non si affidano totalmente allo spostamento dell’acqua come fa l’insetto ondulato che “rema”. Invece, deformano la superficie in modo da trasferire la quantità di moto. Invece di una pagaia o di una pala a ventaglio, le zampe centrali dello strider acquatico sono ricoperte da uno spesso strato di setole. Ciascuno di questi minuscoli peli respinge l’acqua e intrappola l’aria, impedendo alla gamba di bagnarsi e mantenendola galleggiante in superficie.

Non solo mantiene la gamba asciutta e galleggiante, ma le setole aumentano anche la superficie a contatto con l’acqua senza sfondare la superficie. Ciò consente all’insetto di deformare la superficie creando piccole fossette e quindi di spingere contro quelle fossette. La forza di reazione derivante dalla tensione superficiale generata da queste fossette viene quindi orientata all’indietro, fornendo spinta. Pensatelo come un trampolino. Se premi verso il basso e all’indietro sulla superficie, le forze elastiche nel trampolino ti spingono verso l’alto e in avanti. Per i ragni d’acqua la tensione superficiale agisce come un trampolino e i peli delle gambe gli permettono di spingersi contro senza cadere.

Lezioni di ingegneria della natura

Sia la ventola centrale che le strategie dei capelli idrofobi risolvono la sfida di generare propulsione su una superficie liquida con progetti meccanici molto diversi adattati a diversi ambienti e storie evolutive.

• Propulsione basata sulla resistenza con ventole che perdono è particolarmente efficace negli ambienti in cui è necessaria una forza maggiore su corse brevi, come nelle acque più veloci. Questi ventilatori aumentano l’interazione con l’acqua e permettono all’insetto di avanzare come una piccola barca a remi.
• Spinta basata sulla tensione superficiale con peli idrofobici funziona meglio in acque ferme, dove la rottura della superficie non è desiderabile e dove sfruttando il comportamento elastico della superficie dell’acqua si consente il movimento con una penetrazione minima.

Gli ingegneri se ne stanno accorgendo. La capacità di queste pagaie flessibili ma efficaci di generare spinta, insieme al modo in cui la tensione superficiale può essere sfruttata per il movimento, sta ispirando nuovi progetti di piccoli robot acquatici e dispositivi di attraversamento della superficie che imitano l’efficienza degli insetti viventi. Queste macchine “bio-ispirate” potrebbero un giorno esplorare ambienti oltre la portata di ruote ed eliche.

Piccole gambe, grande fisica

Dai piccoli insetti che remano con pagaie che perdono agli striatori d’acqua che pattinano senza sforzo sulla tensione superficiale, questi insetti trasformano la fisica in performance artistica. Ogni colpo, ogni capello, ogni increspatura è una mossa attentamente progettata che permette loro di conquistare un mondo su cui, per noi, è impossibile stare in piedi, figuriamoci attraversare. Le soluzioni della natura possono essere piccole, ma sono brillantemente creative. Anche le creature più piccole possono insegnarci grandi lezioni sul movimento, sulla meccanica e sull’arte di restare a galla.

Categoria: Articles