La meraviglia biomeccanica dei soffioni ci svela un nuovo tipo di volo

Chi non ha soffiato via i loro semi, giocando sui prati di inizio primavera? Questa era la domanda con cui ho aperto una piccola divagazione insieme a chi mi segue sui social forum.

Di fronte ai globi prodotti dal tarassaco, quello che volgarmente chiamiamo soffione, ognuno torna per un momento bambino; ma forse vale la pena di sottolineare anche qui come persino il prodotto di ciò che giardinieri, orticultori e contadini considerano a buon diritto un'erbaccia, di fatto, non appena osservata con occhio scevro da pregiudizio e applicando il pensiero scientifico, può diventare fonte di ispirazione per il futuro.

Anche con i lettori di questa pagina vale la pena di ripercorrere un piccolo ragionamento, per mostrare, in uno, come la meravigliosa macchina dell’evoluzione darwiniana produca adattamenti stupefacenti e dove può portare la curiosità, se sorretta dall’analisi scientifica.

Cominciamo da quest’ultima, la curiosità. Come vola il seme di un soffione, e come può, in taluni casi particolari, arrivare ad oltre 100 km dalla pianta madre?

Questa domanda ha trovato risposta solo solo nel 2018, quando è stato descritto compiutamente il meccanismo del volo dei semi di soffione, che tecnicamente si chiamano pappi. Si tratta di un meccanismo nuovo e mai prima osservato (anche se probabilmente comune nel mondo naturale), come riportato in un articolo pubblicato su Nature.

Intanto, la particolare struttura aereodinamica "porosa" dei pappi, con circa 100 filamenti così sottili da occupare solo il 10 percento dello spazio totale costituito dal cerchio in cui si irradiano, rispetto a una struttura solida come un paracadute di circa le stesse dimensioni, è quattro volte più efficiente nel creare resistenza a contrasto della gravità.

Cosa però più importante, e davvero nuova, è che questa struttura di setole radiali genera una coppia di vortici stazionari al di sopra del seme, che gli scienziati hanno evidenziato attraverso fotografia ad alta velocità, illuminando i pappi con luce laser sotto flusso di aria e in presenza di fumo.

E' questa struttura fluidodinamica così particolare a sostenere il volo dei semi, per distanze che in aria calma e asciutta possono essere occasionalmente molto grandi in presenza di una bava di vento più o meno sostenuta.

Non solo: successivamente alla descrizione di questo meccanismo, si è scoperto che il numero di filamenti del pappo è tale da raggiungere l'ottimo di porosità del minuscolo paracadute (intorno al 90%) per massimizzare gli effetti aereodinamici descritti, e sempre questo stesso numero è anche ottimale per garantire la massima stabilità del volo.

Insomma: il soffione, ed i pappi ad esso attaccati, sono una meraviglia biomeccanica della natura, il cui studio ha portato ad identificare un nuovo tipo di volo.

Ma non basta: la struttura microscopica dei soffioni può essere utilizzata per trappole atte a catturare la rugiada, perché in aria umida la condensa si deposita ad alta efficienza su strutture filamentose radiali del giusto materiale. Al di là di come noi potremmo utilizzare questo adattamento, nel caso del soffione, l'effetto di cattura dell'umidità ha una funzione precisa.

In presenza di aria umida, infatti, è difficile che i semi possano percorrere lunghe distanze in volo, sia perchè appesantiti, sia perchè in quelle condizioni è meno frequente il tipo di brezza lieve caratteristico di condizioni più secche. Come è stato appena pubblicato, ogni pappo, rispondendo all'umidità, cambia forma, "chiudendosi" come un ombrello rovesciato dal vento; in questo modo, è più difficile che una brezza accidentale lo stacchi dal soffione in condizioni atmosferiche nelle quali non potrebbe andare troppo lontano.

Allo stesso modo, quando è in volo, incontrando aria umida, cambia forma, perdendo le proprietà aereodinamiche discusse prima e cadendo al suolo, guarda caso in un luogo umido e quindi potenzialmente adatto alla germinazione.

Gli ultimi cinque anni hanno rivoluzionato la nostra comprensione della meccanica e della biologia di volo dei semi dispersi dai soffioni del tarassaco; potrebbero sembrare che questa conoscenza sia solo il prodotto inutile della curiosità innata di fisici e altri scienziati, ma in realtà le prime applicazioni sono già in arrivo.

Per esempio, piccole sonde rilasciate su Marte potrebbero sfruttare i venti di quel pianeta per viaggiare, esponendo strutture simili ai pappi così da essere disperse senza costi energetici; mentre sciami di sensori microscopici dalla forma di pappo, alimentati da piccoli pannelli solari, potrebbero essere usati per il monitoraggio climatico, della viabilità o in ambienti difficili.

Milioni di anni di evoluzione cieca hanno prodotto quella perfezionata struttura di volo che osserviamo nei soffioni; pochi decenni di studio scientifico hanno trovato le leggi che ne hanno scolpito struttura e funzione, e forse non manca molto al momento in cui qualche nostra macchina volerà, appesa ai pappi di un soffione artificiale.

Così funziona l’evoluzione, così procede la scienza, per caso, necessità e curiosità.