Le farfalle sono tra gli insetti più popolari e ammirati dagli umani, grazie in gran parte alla colorazione delle loro ali. Tuttavia, queste ultime svolgono molto più di una funzione estetica o consentono il loro volo, ma intervengono anche nella regolazione della loro temperatura.
Un team di ricercatori della Columbia University ha pubblicato un articolo sulla rivista Nature Communications in cui spiegano come le delicate membrane che compongono le ali delle farfalle possano surriscaldarsi rapidamente alla luce del sole e diventare troppo fredde quando si vola in ambienti freddi.
Le ali di farfalla hanno una serie di adattamenti strutturali e comportamentali che consentono loro di regolare la temperatura in diversi ambienti. Le membrane sottili che le compongono contengono una rete di celle che funzionano come sensori meccanici e di temperatura. Attraverso questi, possono determinare con precisione l’intensità e la direzione della luce solare e modificarne la temperatura per funzionare in modo ottimale.
Simulazione di diverse condizioni ambientali
I ricercatori hanno progettato una tecnica non invasiva basata sull’imaging iperspettrale infrarosso in cui ogni pixel di un’immagine rappresenta uno spettro infrarosso. Grazie a ciò, sono stati in grado di effettuare misurazioni precise delle distribuzioni di temperatura sulle ali delle farfalle.
Hanno quindi simulato un ambiente naturale all’interno del laboratorio al fine di quantificare i contributi di vari fattori come l’intensità della luce solare, la temperatura dell’ambiente terrestre e la “freddezza” del cielo sulla temperatura delle ali delle farfalle.
È così che hanno scoperto che, in tutte queste condizioni ambientali, le aree delle ali delle farfalle che contengono cellule viventisono sempre più fredde delle regioni “senza vita” (senza cellule viventi) dell’ala dovute a un migliore raffreddamento radiativo.
Risposta con comportamenti specializzati
Lo studio ha incluso l’osservazione del comportamento delle farfalle vive di sei famiglie su sette registrate finora e in tutte è stato osservato che rispondono con comportamenti specializzati per evitare il surriscaldamento o il raffreddamento delle ali. In altre parole, queste strutture hanno il compito di mantenere una temperatura adeguata per il loro funzionamento ottimale.
“Ogni ala di una farfalla è dotata di alcune dozzine di sensori meccanici che forniscono feedback in tempo reale per consentire schemi di volo complessi“, hanno affermato i ricercatori Nanfang Yu della Columbia Engineering.
Ali piene di vita
Dopo aver rimosso le squame dalle ali per analizzare il loro interno, i ricercatori hanno anche scoperto la presenza di un “cuore”, che batte alcune dozzine di volte al minuto per dirigere il flusso sanguigno attraverso un organo androconico che alcune specie hanno.
“Le ali di farfalla sono essenzialmente pannelli di rilevamento della luce vettoriale in cui le farfalle possono determinare con precisione l’intensità e la direzione della luce solare e farlo rapidamente senza usare gli occhi“, ha aggiunto Yu.
È una scoperta molto interessante considerando che le farfalle sono ammirate per la varietà e la peculiarità dei disegni e dei colori delle loro ali. E non è solo utile per comprendere meglio il loro funzionamento o anticipare gli effetti dei cambiamenti climatici su di essi, ma possono anche avere applicazione nella progettazione delle ali delle macchine volanti.
“Questa è un’ispirazione per progettare le ali delle macchine volanti: forse il design delle ali non dovrebbe basarsi esclusivamente su considerazioni sulla dinamica del volo, e le ali progettate come un sistema sensoriale meccanico integrato potrebbero consentire alle macchine volanti di funzionare meglio. in condizioni aerodinamiche complesse”.
I biologi non sbagliano nel suggerire che è necessario “riconcettualizzare l’ala di farfalla come una struttura dinamica e vivente anzichè come una membrana relativamente inerte” poiché possiedono certamente la vita.
