I serpenti sono maestri del movimento e una delle loro imprese più straordinarie è arrampicarsi senza arti. I ricercatori hanno ora dettagliato la fisica alla base del modo in cui queste creature stanno in piedi, rivelando che non fanno affidamento sulla forza bruta, ma utilizzano invece una coordinazione altamente efficiente dell’attività muscolare. La chiave? Concentrare l’energia di flessione alla base mantenendo un’inclinazione minima nel resto del corpo.
Il mistero dell’ascesa verticale
Per anni, la questione di come i serpenti evitino di crollare sotto il proprio peso ha lasciato perplessi i biologi. A differenza degli animali dotati di gambe o braccia, i serpenti mancano di strutture di supporto evidenti. Gli studi avevano precedentemente dimostrato che i serpenti attivano i muscoli lungo la colonna vertebrale per iniziare il movimento verso l’alto, ma i meccanismi per mantenere una postura eretta rimanevano poco chiari.
Lo studio: Motion Capture
I ricercatori dell’Università di Cincinnati hanno analizzato filmati di serpenti marroni e pitoni che scalano gli spazi verticali in un ambiente di laboratorio. Le registrazioni hanno rivelato uno schema coerente: i serpenti si contorcevano in una distinta forma a “S”, massimizzando la curvatura vicino al punto di contatto e minimizzando l’inclinazione mentre salivano più in alto. Questa forma consente loro di sfidare la gravità utilizzando un’energia minima.
La Fisica: Filamenti Elastici Attivi
Per comprendere le forze in gioco, i fisici hanno modellato il serpente come un “filamento elastico attivo” – una struttura flessibile che risponde alla sua forma e attiva i muscoli di conseguenza. Sono state testate due strategie: flessione localizzata rispetto all’attività muscolare coordinata in tutto il corpo. I risultati hanno mostrato che molto probabilmente i serpenti utilizzano quest’ultima, concentrando la flessione alla base e coordinando l’attività muscolare per ridurre al minimo il dispendio energetico.
“I serpenti sono un po’ come corde muscolari… e fondamentalmente possono eseguire trucchi magici, flettendo i loro corpi ed evitando [se stessi] di cadere.” – David Hu, bioingegnere presso Georgia Tech.
I calcoli hanno rivelato che questo approccio coordinato richiede meno forza rispetto all’irrigidimento rigido dell’intero corpo. La forza di flessione diminuisce man mano che la parte maggiore del serpente si solleva, rendendo la posizione eretta sorprendentemente efficiente dal punto di vista energetico.
La legge sul bilanciamento: spesa energetica
Sebbene la posa iniziale richieda relativamente poca forza, lo studio suggerisce che stare in posizione eretta richiede una notevole energia. I video mostravano i serpenti che ondeggiavano leggermente da un lato all’altro, indicando uno sforzo muscolare attivo per mantenere l’equilibrio. Questo continuo aggiustamento evidenzia che stare in piedi non è un atto passivo; è uno sforzo continuo per resistere all’attrazione della gravità.
Questa ricerca non solo spiega come si arrampicano i serpenti, ma offre anche approfondimenti sull’efficienza biomeccanica. Riducendo al minimo la forza e coordinando l’attivazione muscolare, i serpenti dimostrano una soluzione elegante alla sfida della locomozione senza arti.
