Molti animali hanno “imparato” a volare. Pipistrelli e insetti sono ottimi aviatori e anche tra gli altri gruppi ci sono specie in grado di planare: scoiattoli, lucertole e addirittura serpenti e pesci. Ma, in quanto a capacità di volo, nessuno si avvicina alla maestria e ai record degli uccelli.

PIUMAGGIO: UNA GRANDE INVENZIONE

Tutto è cominciato con le penne. Gli uccelli devono soprattutto a queste la capacità di sollevarsi in volo.

Le loro “braccia” sono, dal punto di vista strutturale, piuttosto simili alle nostre. Ma con l’aiuto delle penne, quello che era un esile arto diventa una superficie semi-rigida e leggera che consente il volo, con un minimo incremento di peso.

Le penne, “inventate” già dai dinosauri, più di 130 milioni di anni fa, sono costituite da un’asta centrale cornea e semi-rigida, il rachide, da cui partono delle lamine più piccole, le barbe, tra loro interconnesse con microscopici uncini.

Sono leggerissime e rinnovabili: appena una vecchia penna cade se ne forma una nuova, dallo stesso gruppo di cellule che aveva dato origine a quella precedente.

ATTENZIONE PERÒ: piume e penne non sono la stessa cosa. Le piume, più corte, morbide e flessibili, servono più che altro a proteggere dal freddo e dall’umidità e si trovano spesso sotto alle penne.

PERCHÈ GLI UCCELLI VOLANO?

Per fare degli uccelli gli acrobati dell’aria servono altri ingredienti: uno scheletro ultraleggero, muscoli potenti e un apparato respiratorio capace di sostenere uno sforzo fisico prolungato.

Le ossa degli uccelli hanno una trama interna a “nido d’ape”, che le alleggerisce molto rispetto a quelle dei mammiferi, rinunciando a un po’ di robustezza. I muscoli pettorali, i più importanti per il volo, sono i più sviluppati (costituiscono il 15-40% del peso dell’uccello) e sono collegati allo sterno, che ha una forma allargata, la carena, per garantire un punto di aggancio dei tessuti allo scheletro più solido e ampio.

Inoltre, l’apparato respiratorio degli uccelli è particolarmente efficiente: i polmoni sono simili ai nostri, ma collegati con i “sacchi aerei”, strutture uniche degli uccelli che funzionano come il mantice dei camini, pompando aria fresca quando l’animale è sotto sforzo. Anche la digestione è molto rapida: il cibo che entra nell’organismo viene subito convertito in energia, pronta per essere utilizzata.

Altra difficoltà da superare è riuscire a sollevarsi in aria.

Se si osserva l’ala di un uccello in sezione, si vede che il suo profilo è leggermente arcuato verso l’alto, con il margine anteriore più spesso del posteriore. In questo modo, l’aria che passa sopra l’ala descrive un percorso leggermente più lungo di quella che passa sotto, e questo fenomeno dà vita a una spinta verso l’alto che genera “portanza” e tiene in aria l’ala. Se aumentano la velocità e l’angolo d’attacco, cioè l’inclinazione dell’ala rispetto al piano del movimento, aumenta anche la portanza, e quindi la spinta verso l’alto.

D’altro canto, se la velocità diminuisce troppo, l’ala “stalla” anche se si aumenta l’angolo d’attacco, perché il flusso d’aria sulla superficie superiore dell’ala non è più sufficiente per mantenerla in volo.

Sembra complicato, ma basta mettere la mano fuori dal finestrino in automobile per capire come funziona: se la si tiene perfettamente orizzontale, si sente solo la resistenza dell’aria, ma è sufficiente ruotare il polso verso l’alto (e cambiare l’angolo d’attacco) per sentire la spinta dell’aria sollevare il palmo.

Quando la velocità diminuisce, si è costretti a inclinare di più il polso per percepire la stessa spinta, ma oltre un certo limite la resistenza aumenta troppo e si comincia a perdere portanza: in pratica, la mano stalla.

VOLO BATTUTO E GRANDI VELEGGIATORI

Nessun uccello è un campione assoluto in tutte le discipline di volo.Alcuni gruppi si sono specializzati nelle manovre acrobatiche, mentre altri sono veleggiatori formidabili.

Prendiamo gli albatri: con le loro ali lunghissime, che raggiungono i 3,5 m di apertura, e meno di 10 kg di peso, sono perfetti per planare. Sfruttando i venti che soffiano tesi nei mari freddi del Sud, si muovono per chilometri senza battere una sola volta le ali, che vengono “bloccate” in posizione distesa dall’articolazione della spalla.

Le brezze che soffiano sul mare si rafforzano all’aumentare della quota; gli albatri si mettono controvento per salire in alto e poi impiegano l’energia accumulata con la quota per planare altrove: in una giornata adatta, un albatro può coprire anche 7-800 km.

Il design dell’ala, lunga e sottile, e il modo di volare sono simili a quelli degli alianti. Al pari di questi velivoli, però, gli albatri non sono a loro agio nelle manovre vicino al terreno: hanno bisogno di grandi spazi per prendere velocità e decollare e spesso i loro atterraggi sono piuttosto goffi.

Sulla terraferma un approccio simile è impiegato da altri grandi uccelli, come gli avvoltoi, che sfruttano le termiche, correnti di aria calda che salgono verso l’alto, alimentate dal sole che scalda il terreno. Girando in grandi cerchi all’interno di queste masse d’aria in ascesa, i rapaci (e spesso anche le cicogne e altri grandi uccelli) si fanno trasportare in quota senza sforzo.

Le termiche non si formano sul mare (che localmente non si scalda mai abbastanza) e quindi i rapaci non amano i trasferimenti su grandi distese d’acqua.

Piccoli uccelli come cince o fringuelli, comuni anche nelle nostre città, rappresentano l’esatto opposto di questi modelli di volo. Rispetto a quelle dell’albatro, possiedono ali corte e ampie, che vengono battute continuamente, soprattutto in fase di manovra, atterraggio e decollo.

Negli spostamenti più lunghi, alternano al volo battuto brevi planate, dando vita a un caratteristico percorso ondulato: forse un modo per risparmiare un po’ di energia. Le capacità acrobatiche di fringuelli e cince sono notevoli, ma l’apporto di energia richiesto per alimentare queste manovre è molto elevato: ogni individuo deve mangiare l’equivalente del suo peso corporeo ogni 2-3 giorni.

TECNICHE DI VOLO

Molti uccelli di media taglia che passano molto tempo in aria hanno un approccio ancora diverso

Rondoni e falchi, per esempio, hanno ali strette e appuntite, a forma di falce, che consentono di spostarsi rapidamente in volo battuto alternato a planate, ma non consentono decolli e atterraggi rapidissimi. Questo è il “modello” scelto dal falco pellegrino (Falco peregrinus), capace di sfiorare i 300 km/h in picchiata.

Per raggiungere questa velocità, scende con ripide picchiate, accelera grazie alla spinta delle ali, e poi le ripiega parzialmente verso il corpo, picchiando per centinaia di metri e assumendo una posizione che lo fa assomigliare a una freccia. La sua tecnica di caccia si basa su attacchi a sorpresa dall’alto su uccelli in volo, spesso uccisi dall’impatto con gli artigli del rapace.

Alcuni uccelli hanno addirittura un “silenziatore” sull’ala. Gufi, allocchi e civette, che catturano spesso roditori facendosi guidare dal formidabile udito, dispongono di minuscole strutture a pettine sul bordo di attacco e di un rivestimento di piume morbide e soffici che riducono il fruscio prodotto dalla turbolenza dell’aria.

IL RUOLO DELLA CODA

Se le ali sono lo strumento principale per librarsi in aria, la coda è invece indispensabile per manovrare, soprattutto a bassa velocità. Basta inclinare le lunghe penne di questa appendice per impostare una virata o applicare le correzioni utili per una manovra acrobatica.

Le code lunghe, che si aprono a ventaglio, tipiche di alcuni rapaci di foresta, come astore e sparviere, sono ottime per manovrare e frenare bruscamente tra gli alberi.