Copiare gli insetti per camminare sull’acqua?

La biomimetica, o biomimetismo è l’arte di ispirarsi alla natura per trovare nuove soluzioni tecnologiche. Che si tratti di nuovi materiali ultraleggeri e super resistenti, di novità nel settore della logistica oppure di innovazioni nel campo della robotica, la natura è una fonte inesauribile di spunti. Basta saperla osservare con attenzione e dare valore ad ogni essere vivente, anche quelli più discreti e meno affascinanti ai nostri occhi.

Un ottimo esempio di cui abbiamo riferito di recente è quello del moscerino della frutta, che aiuta la ricerca a sviluppare nuovi robot per future esplorazioni di pianeti lontani.

Un altro gruppo di insetti discreto e non in linea con i criteri di bellezza di noi esseri umani è quello dei gerridi, anche chiamati insetti pattinatori o (erroneamente) ragni d’acqua.

Forse poco belli, ma molto interessanti, sono insetti biondicatori. In altre parole, il loro monitoraggio fornisce preziose informazioni sulla qualità dell’acqua. Alcuni ricercatori hanno pure osservato che i gerridi immagazzinano nel loro corpo tracce di metalli pesanti, una caratteristica che potrebbe permetterci di valutare i livelli di contaminazione da queste sostanze negli ecosistemi acquatici.

Un’altra caratteristica che avrà sicuramente attirato l’attenzione di molti è la loro capacità di muoversi sull’acqua. Questi insetti Eterotteri, comuni su laghi, fiumi e stagni in quasi tutto il mondo, hanno la capacità di muoversi sulla superficie dell’acqua ad una velocità di circa 1,5 m/s e danno l’impressione di saper pattinare.

Inoltre, non tutti sanno che, oltre a pattinare a pelo d’acqua, i gerridi sono pure in grado di spiccare dei balzi importanti. Abilità sorprendenti che hanno destato anche l’attenzione del mondo scientifico. Quanto sarebbe bello anche per noi esseri umani poter camminare e saltare sull’acqua senza affondare?

Come spesso avviene in biomimetica, prima di progettare e realizzare una possibile applicazione, è necessario capire come funziona il fenomeno in natura. Come fanno i gerridi a galleggiare?

Qui entra in gioco la tensione superficiale dell’acqua, cioè quella forza di coesione tra le molecole d’acqua. Tale forza fa sì che il liquido crei una sorta di pellicola che permette a oggetti molto leggeri – come questi insetti - di stare a galla. Ma non è l’unica spiegazione.

Alcuni studi hanno infatti dimostrato che è pure la particolare struttura del corpo dei gerridi a permettere loro di non colare a picco. Innanzitutto, le loro zampe sono particolarmente lunghe e quando l’insetto è in acqua, le zampe sono appoggiate quasi orizzontalmente su di essa, particolarità che non fa rompere la tensione superficiale. Ecco perché invece di camminare, i gerridi sembrano scivolare (o pattinare) sull’acqua. Secondariamente, le zampe di questi insetti sono ricoperte di minuscoli peli idrorepellenti che trattengono delle piccole sacche d’aria tra il liquido e l’animale, aiutandolo così a non affondare.

Ma i gerridi sanno anche saltare sull’acqua con dei balzi prodigiosi per la loro taglia. Sulla base di questo comportamento un gruppo di ricercatori composto da scienziati delle Università di Seoul e di Harward ha creato una versione robotizzata di questo insetto.  

Si tratta di robot leggerissimi (meno di 70 milligrammi) che copiano il movimento delle zampe dei gerridi, ovvero muovono le zampe lentamente per massimizzare il tempo di contatto con l’acqua; durante questo lasso di tempo si caricano per effettuare un salto con una forza tale da essere 16 volte superiore al loro peso.

La ricerca sta quindi studiando tutte queste caratteristiche, perché sono quelle che potrebbero aiutarci a realizzare il sogno di camminare sull’acqua!