Conosciamo tutti le immagini di anatroccoli che nuotano in una colonna diritta e ordinata dopo una madre anatra. Perché sta succedendo questo e qual è la loro motivazione per essere così disciplinati? I ricercatori dell’Università di Strathclyde in Scozia hanno recentemente dimostrato, utilizzando una serie di simulazioni al computer, che questa configurazione di nuoto facilita lo sforzo complessivo di nuoto del gruppo. Tecnicamente parlando, si dice che riduca il consumo energetico di tutte le anatre rispetto all’energia che avrebbero investito se ogni anatra nuotasse individualmente. I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Giornale di meccanica dei fluidi.

Quando un’anatra nuota, usa le zampe per respingere l’acqua e, in risposta, la spinge in avanti e le permette di avanzare, secondo Terza legge del moto di Newton. Parte dell’energia che l’anatra investe nel nuoto crea delle increspature sulla superficie dell’acqua, che gradualmente si allontanano dall’anatra e portano con sé l’energia investita nella sua formazione. Questa energia viene persa senza che l’anatra la usi per il movimento. I ricercatori hanno esaminato la natura delle onde prodotte dalla mamma anatra e come la loro natura influenzi la posizione degli anatroccoli dietro di lei.

In che modo le increspature che producono influenzano gli anatroccoli? Un’anatra con un montante posteriore di anatroccoli Shutterstock, Zoltan Tarlacz

onde d’anatra

Utilizzando l’imaging computerizzato, i ricercatori hanno prima esaminato la forma delle onde prodotte dalla sola madre dell’anatra. Quindi abbiamo esaminato cosa succede quando una singola anatra viene posizionata dietro di essa a tutti i tipi di distanze e direzioni. I ricercatori hanno scoperto che quando un’anatra nuota dietro a sua madre, la quantità di energia che perde dipende dalla sua distanza dalla madre. Maggiore è la distanza dalla madre, minore è l’influenza della madre sulla perdita della sua energia – positiva o negativa.

I ricercatori hanno scoperto che ci sono determinate distanze fisse tra l’anatra e sua madre in cui la perdita di energia nel nuoto è massima, e allo stesso modo ci sono distanze fisse in cui la perdita di energia nel nuoto è minima. Queste distanze fisse dipendono dalla velocità di nuoto della madre, quindi i ricercatori hanno concluso che l’anatra poteva facilmente adattarsi a un luogo che le forniva più energia, nuotando alla stessa velocità della madre.

L’imaging ha mostrato che la perdita di energia minima era in un punto molto vicino alla madre che nuotava. Essere in questa fase consente all’anatra di risparmiare il 158% dell’energia che avrebbe perso se avesse nuotato da sola. Ciò significa che non solo è l’energia che sarebbe stata persa in una nuotata, ma riceve anche energia aggiuntiva che lo spinge in avanti. Come accennato, ci sono anche siti che effettivamente danneggiano il consumo energetico degli anatroccoli, e le anatre in natura sembrano sapere istintivamente come posizionarsi nel modo migliore per loro.

I calcoli mostrano che anche la madre beneficia degli anatroccoli che nuotano dopo di lei. Quando l’anatra nuota dietro di lei nel posto più economico, la madre risparmia anche il 5% dell’energia che avrebbe perso se avesse nuotato da sola.

Un’anatra che nuota nella posizione specificata dietro la madre non solo risparmia energia, ma ottiene anche energia aggiuntiva. L’anatra solitaria ha dovuto fare più shutterstock, Dark_Side

Anatroccoli in una colonna infinita

Cosa succede quando aggiungi più anatroccoli? I ricercatori hanno scoperto che tutti gli anatroccoli si salvano dallo spendere energia scivolando sulle onde create dai loro antenati e trasmettendole agli anatroccoli dietro di loro. Poiché la distanza dalla madre è grande, solo i primi due anatroccoli dopo la madre beneficiano di starle vicino per andare avanti, mentre quelli dietro di loro compensano solo parte dell’energia che sarebbe stata sprecata creando le onde se nuotassero solo.

La scoperta che i luoghi a risparmio energetico si trovano a distanze costanti l’uno dall’altro e in linea retta dietro l’anatra, spiega perché gli anatroccoli nuotano sempre nell’ultima fila e ad uguale distanza dalla madre. Poiché il risparmio energetico viene creato dall’attività combinata di tutte le anatre, purché ciascuna anatre svolga la sua parte nello sforzo combinato e mantenga la sua posizione e velocità, tutti ne trarranno beneficio. I ricercatori hanno scoperto che il fenomeno, almeno in teoria, non è limitato in scala. Cioè, finché tutti gli anatroccoli manterranno la stessa velocità e la stessa distanza tra loro, tutti gli anatroccoli a partire dal terzo forniranno la stessa quantità di energia, indipendentemente dal fatto che la colonna contenga cinque, venti o cento anatroccoli. Quando tutte le condizioni sono mantenute, ogni anatra “passa l’onda” all’anatra che poi nuota in modo che non ci sia perdita di energia.

I ricercatori ipotizzano che il comportamento istintivo che gli anatroccoli imparano nell’acqua, seguendo le forme in movimento per risparmiare fatica, possa portarli ad applicare la conclusione anche a terra. Questo può rafforzare il fenomeno e.Firma La tendenza dei pulcini a vedere l’impulso principale che incontrano dopo la schiusa come la loro madre nella figura. Sebbene fosse già noto che nuotare in una struttura può far risparmiare fino al 60 percento del consumo energetico di un’anatra, questa è la prima volta che viene effettuato un calcolo che spiega come farlo. Le conclusioni dello studio possono aiutare a progettare metodi per il trasporto di carichi marittimi in modo economicamente vantaggioso.