Come gli elefanti utilizzano la proboscide e l’aria per mangiare e bere (VIDEO)
Un "coltellino svizzero" animale che potrebbe aiutare a costruire robot migliori
[7 Giugno 2021]
Lo studio “Suction feed by elephants”, pubblicato recentemente sul Journal of the Royal Society Interface da un team di ricercatori statunitensi, ha scoperto che gli elefanti dilatano le narici per creare più spazio nella proboscide, un “trucco” che consente loro di immagazzinare fino a 5,5 litri di acqua. Possono anche aspirare tre litri al secondo, una velocità 30 volte più veloce di uno starnuto umano (150 metri al secondo/330 mph).
Lo studio – finanziato dall’US Army Research Laboratory e dal Complex Dynamics and Systems Program dell’US Army Research Office 294 Mechanical Sciences Division – guidato dal Georgia Tech College of Engineering ha cercato di comprendere meglio la fisica di come gli elefanti utilizzano le loro proboscidi per spostare e manipolare aria, acqua, cibo e oggetti e anche se la meccanica del “naso” dekl pachidermi potesse ispirare la creazione di robot più efficienti, che utilizzano l’aria per trattenere e spostare le cose.
Mentre i polpi usano getti d’acqua per spingersi e i pesci arcieri sparano acqua sopra la superficie per catturare gli insetti, i ricercatori della Georgia Tech hanno scoperto che gli elefanti sono gli unici animali in grado di utilizzare l’aspirazione sia a terra che sott’acqua.
Il principale autore dello studio, Andrew Schulz della George W. Woodruff School of Mechanical Engineering del Georgia Tech, ricorda che «Un elefante mangia circa 400 libbre di cibo al giorno, ma si sa molto poco su come usano le loro proboscide per raccogliere cibo leggero e acqua per 18 ore, ogni giorno. Abbiamo scoperto che le loro proboscidi si comportano come suitcases, in grado di espandersi quando necessario».
Il team della Georgia Tech ha lavorato con i veterinari dello zoo di Atlanta per studiare gli elefanti mentre mangiavano cibi diversi . Per esempio, gli elebanti afferrano e raccolgono senza nessuna difficoltà i grandi cubetti di cubetti rutabaga, ma aspiravano i cubetti più piccoli emettendo un forte risucchioi, come un essere umano che mangia beve noodles, e poi traferivano i piccoli cubetti di verdura con la proboscide.
Per saperne di più sull’aspirazione, i ricercatori hanno dato agli elefanti un tortilla e hanno misurato la forza applicata dalla proboscide per raccoglierla. A volte l’elefante premeva sulla tortilla e inspirava, sospendendo il pezzetto di cibo sulla punta del sua proboscide, senza romperlo. Come una persona che si appiccica un pezzo di carta davanti alla bocca inalando. Altre volte l’elefante aspirava la totilla a distanza, attraendola fino alla punta della proboscide.
David Hu, consulente di Schulz e professore alla George W. Woodruff School of Mechanical Engineering, spiega che «Un elefante usa la proboscide come un coltellino svizzero. Può rilevare gli odori e afferrare le cose. Altre volte soffia via gli oggetti come un soffiatore di foglie o li annusa come un aspirapolvere».
Osservando gli elefanti inalare il liquido da un acquario, il team è stato in grado di cronometrare le durate e misurare il volume: in soli 1,5 secondi, la proboscide ha assorbito 3,7 litri. Poi hanno utilizzato una sonda ultrasonica per effettuare le misurazioni delle pareti interne della proboscide come funzionano i suoi muscoli interni. Contraendo quei muscoli, il pachiderma dilata le narici fino al 30%. Questo riduce lo spessore delle pareti ed espande il volume nasale del 64%.
Schulz ricorda che «All’inizio non aveva senso: il passaggio nasale di un elefante è relativamente piccolo e stava inalando più acqua di quanto avrebbe dovuto. Solo quando abbiamo visto le immagini ecografiche e visto le narici espandersi che ci siamo resi conto di come lo facevano. L’aria apre le pareti e l’animale può immagazzinare molta più acqua di quanto inizialmente stimato».
Sulla base delle pressioni applicate, Schulz e il team suggeriscono che «Gli elefanti inalano a velocità paragonabili a quelle dei treni proiettili giapponesi da 300 miglia orarie».
Schulz conclude: «Queste caratteristiche uniche hanno applicazioni nella robotica morbida e negli sforzi di conservazione. Indagando la meccanica e la fisica che stanno dietro i movimenti dei muscoli della proboscide, possiamo applicare i meccanismi fisici – combinazioni di aspirazione e presa – per trovare nuovi modi per costruire robot. Nel frattempo, l’elefante africano è ora elencato come in pericolo a causa del bracconaggio e della perdita dell’habitat. La sua proboscide lo rende una specie unica da studiare. Imparando di più su di loro, possiamo imparare come conservare meglio gli elefanti in natura».