Video

Trascrizione

Iniziamo questo video lanciando un topo, un cane ed un elefante giù da un grattacielo su qualcosa di morbido,

diciamo una pila di materassi.

Il topo atterra ed è stordito per un momento, prima di riprendersi ed andarsene abbastanza irritato, perché è una cosa molto sgarbata da fare.

Il cane si rompe tutte le ossa e muore in maniera non spettacolare,

e l’elefante esplode, lasciando una pozza rossa di ossa e interiora, e non ha alcuna possibilità di sentirsi irritato.

Perché il topo sopravvive, ma non l’elefante e il cane?

La risposta è la dimensione.

La dimensione è il regolatore degli esseri viventi più sottovalutato.

La dimensione determina tutto della nostra biologia,

come siamo costruiti, come sperimentiamo il mondo, come viviamo e moriamo.

Questo perché le leggi fisiche sono diverse per animali di dimensioni diverse.

La vita comprende sette possibili ordini di grandezza, dai batteri invisibili, agli acari, formiche, topi, cani, esseri umani, elefanti e balenottere azzurre.

Ogni dimensione vive nel proprio unico universo a fianco degli altri, ognuno con le proprie regole, vantaggi e svantaggi.

Copriremo questi argomenti in una serie di video.

Ora torniamo alla domanda iniziale: come mai il nostro topo sopravvive alla caduta?

Perché al variare della dimensione cambia tutto; un principio che incontreremo molto spesso.

Esseri molto piccoli, ad esempio, sono praticamente immuni alle cadute da grandi altezze,

poiché tanto minori sono le dimensioni, tanto meno è rilevante l’effetto della gravità sul soggetto.

Immaginate un teorico animale di forma sferica delle dimensioni di una biglia.

Questo ha tre caratteristiche: la sua lunghezza, la sua area di superficie, che è ricoperta di pelle, e il suo volume, o tutte le cose al suo interno come organi, muscoli, sogni e speranze.

Se lo rendiamo dieci volte più lungo, diciamo grande quanto una palla da basket, le altre caratteristiche non saranno decuplicate;

La sua pelle è cento volte più estesa, e il suo interno, ovvero il suo volume, è mille volte più capiente.

Il volume determina il peso, o più accuratamente, la massa dell’animale.

Maggiore è la massa, maggiore sarà l’energia cinetica prima di colpire il terreno, e maggiore sarà lo shock dell’impatto.

Maggiore è la superficie esterna rispetto al volume, o massa, più l’impatto verrà distribuito e attenuato, e maggiore sarà anche il rallentamento dovuto alla resistenza dell’aria.

Un elefante è così grande che ha una superficie molto ridotta rispetto al suo volume,

quindi molta energia cinetica viene distribuita su uno spazio ridotto e l’aria quasi quasi non lo rallenta.

Ecco perché viene completamente distrutto in un’impressionante esplosione di interiora quando colpisce il terreno.

All’altro estremo, gli insetti hanno un’enorme superficie esterna rispetto alla loro piccola massa,

quindi potresti letteralmente lanciare una formica da un aereo, e quest’ultima non si farebbe male sul serio.

Ma se cadere è pressocchè irrilevante nel mondo dei piccoli,

ci sono altre forze innocue per noi,

ma estremamente pericolose per i piccoli esseri.

Come la tensione superficiale,

che rende l’acqua una sostanza potenzialmente mortale per gli insetti.

Come funziona?

L’acqua ha la tendenza di appiccicarsi a se stessa;

le sue molecole si attraggono a vicenda tramite una forza chiamata coesione che crea una tensione sulla sua superficie che si può immaginare come una sorta di pellicola invisibile.

Per noi, questa pellicola è così debole che normalmente non la notiamo nemmeno.

Se ti bagni, circa 800 grammi di acqua, o circa l'1% del tuo peso corporeo, ti si appiccicano.

Un topo bagnato ha all’incirca 3 grammi di acqua appiccicati su di sé, che sono più del 10% del suo peso corporeo.

Immagina d’avere otto bottiglie d’acqua piene che ti penzolano quando esci dalla doccia.

Ma per gli insetti la tensione superficiale dell’acqua è così potente che bagnarsi è una questione di vita o di morte.

Se ti dovessimo rimpicciolire fino a diventare delle dimensioni di una formica e toccassi l’acqua, sarebbe come se afferreresti della colla.

Ti ingloberebbe rapidamente, la sua tensione superficiale sarebbe troppo dura per te da sormontare, e annegheresti.

Per questo gli insetti si sono evoluti per diventare resistenti all’acqua.

Ad esempio, il loro esoscheletro è coperto da un sottile strato di cera, quasi come un’automobile.

Questo rende la loro superficie almeno parzialmente idrofoba, perché l’acqua non riesce ad appiccicarsi bene.

Molti insetti sono anche ricoperti di piccoli peli che fungono da barriere.

Aumentano enormemente la loro area di superficie e impediscono alle gocce di toccare il loro esoscheletro, rendendo più facile liberarsene.

Per fare uso della tensione superficiale, l’evoluzione ha applicato la nanotecnologia miliardi di anni prima di noi.

Alcuni insetti hanno evoluto una pelle coperta di un sottilissimo e densissimo strato di peluria idrofoba.

Alcuni hanno più di un milione di peli per millimetro quadrato.

Quando l’insetto si immerge sott’acqua, l’aria si incastra in questa pellicia e forma un cuscinetto.

L’acqua non può entrare, perchè i peli sono fin troppo fini per rompere la sua tensione superficiale.

Ma c’è di meglio; con l’ossigeno della bolla d’aria che fluisce all’esterno,

del nuovo ossigeno si diffonde al suo interno dall’acqua circostante, mentre l’anidride carbonica si diffonde nell’acqua all’esterno.

Così l’insetto porta con sé una sorta di polmone esterno, e in pratica riesce a respirare sott’acqua, proprio grazie alla tensione superficiale.

Questo è tra l’altro lo stesso principio tramite cui i pond skaters riescono a camminare sull’acqua: dei piccoli peli idrofobi.

Col diminuire delle dimensioni aumenta la stranezza dell’ambiente circostante.

Ad un certo punto, persino l’aria inizia a diventare sempre più solida.

Concentriamoci ora sul più piccolo insetto conosciuto, grande all’incirca quanto la metà di un granello di sale, lungo solamente 0.15 millimetri:

la mosca fatata.

Vive in un mondo ancora più strano di quello degli altri insetti.

Per loro, l’aria stessa è come una sottile gelatina, una massa della consistenza di uno sciroppo che li circonda in ogni momento.

Muovervi attraverso non è facile.

Volare in questo stato non è un’elegante planata; devono infatti in un certo senso aggrapparsi e reggersi all’aria.

Le loro ali dunque somigliano più a delle enormi braccia pelose che ad ali di altri insetti.

Nuotano letteralmente attraverso l’aria, come un piccolo e ripugnante alieno nello sciroppo.

Le cose diventano solo più strane da qui in poi, mentre ci addentriamo sempre più nelle diversità di differenti dimensioni.

Le leggi fisiche sono così diverse per ogni grandezza che l’evoluzione ha dovuto trovare soluzioni più e più volte,

mentre gli esseri viventi aumentavano le loro dimensioni negli ultimi miliardi di anni.

Quindi perché non ci sono formiche delle dimensioni di cavalli?

O elefanti delle dimensioni di un’ameba?

Perché?

Parleremo di questo nella prossima parte.

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