Le code di cavalluccio marino sono appendici particolari. A differenza di quelli della maggior parte degli animali, la sezione trasversale di una coda di cavalluccio marino ha la forma di un prisma quadrato anziché del solito cilindro. Aumentando ulteriormente la loro mistica, i cavallucci marini non usano la coda per nuotare, come fanno altri pesci, ma piuttosto come dita giganti usate per ancorarsi sul corallo o per afferrare gustosi gamberi che si allontanano troppo.
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La coda del cavalluccio marino è così idiosincratica che potrebbe essere una risorsa per il campo della robotica. Ricercatori americani e belgi si stanno rivolgendo alla strana estremità per indizi su come progettare meglio dispositivi di presa flessibili ma robusti. Come riportano oggi su Science, le creazioni ispirate ai cavallucci marini potrebbero trovare applicazioni in missioni di ricerca e salvataggio, industria, medicina e altro ancora.
Mentre un certo numero di animali ha code prensile - scimmie, opossum e camaleonti, solo per citarne alcuni - la coda del cavalluccio marino è straordinariamente forte. L'armatura nostrana sotto forma di placche scheletriche copre i corpi dei cavallucci marini - coda inclusa. Nonostante i materiali rigidi, tuttavia, la coda del cavalluccio marino è quasi flessibile quanto le code più carnose delle sue controparti terrestri.
"La natura rende le cose abbastanza forti da non rompersi, e quindi abbastanza flessibili da svolgere una vasta gamma o compiti", afferma in una nota il coautore della carta Ross Hatton, assistente professore di robotica alla Oregon State University. "Ecco perché possiamo imparare molto dagli animali che ispireranno la prossima generazione di robot."
Hatton e i suoi colleghi decisero di studiare le code di cavalluccio marino in particolare perché sospettavano che la strana struttura quadrata dovesse essersi evoluta per un motivo e forse pervadesse quegli animali con abilità uniche. Per mettere alla prova la loro impressione, hanno creato modelli computerizzati e rappresentazioni stampate in 3D di code di cavalluccio marino composte - come quelle trovate in natura - di 36 segmenti quadrati, che sono a loro volta costituiti da quattro piastre a forma di L. Al centro, la colonna vertebrale è tenuta in posizione dal tessuto connettivo.
Utilizzate più per afferrare che per locomozione, le code di cavalluccio marino sono sia flessibili che straordinariamente forti. (Video per gentile concessione di Dominique Adriaens, UGent)Hanno anche creato un modello digitale e stampato in 3D fatto di strutture rotonde sovrapposte, l'equivalente di come sarebbe costruita una coda di cavalluccio marino se fosse stata modellata come la coda della maggior parte degli altri animali. La loro creazione cilindrica è diversa da qualsiasi altra cosa trovata in natura, ma crearla ha dato alla squadra un punto di confronto per testare le abilità della coda quadrata.
I ricercatori hanno condotto esperimenti su entrambi i modelli in cui hanno applicato vari gradi di pressione di schiacciamento e distorsione. Hanno scoperto che mentre la coda cilindrica viene smossa e danneggiata se viene applicata una forza sufficiente, la coda quadrata si appiattisce permettendo alle sue piastre ossee di scivolare l'una sull'altra, deviando i danni dalla colonna vertebrale e dandole la capacità di assorbire più energia prima è rotto.
Questo trucco meccanico conferisce alla coda del cavalluccio marino la forza di resistere alle mascelle di alcuni aspiranti predatori, nonché l'elasticità di rimettersi in posizione rapidamente e quasi senza sforzo dopo che è stata srotolata. Inoltre, rispetto a una coda circolare, la coda quadrata gode di più punti di contatto con le superfici su cui afferra, permettendole di essere un dispositivo di presa più abile. La coda rotonda aveva una gamma più ampia di movimenti, ma quel vantaggio derivava dal costo della resistenza e della durata.
Modelli della coda cilindrica, sinistra e della coda a prisma quadrato. (Michael M Porter, Clemson University) Nelle mani degli umani, una coda robotica di cavalluccio marino potrebbe essere un vantaggio per navigare in sicurezza nelle fessure strette del corpo umano e quindi eseguire un intervento chirurgico, o per esplorare le fessure di un edificio crollato e rimuovere i detriti che bloccano il salvataggio di una vittima. Tali applicazioni, tuttavia, sono probabilmente a distanza di anni dalla realizzazione.
Nel frattempo, il team ha risolto almeno l'enigma del perché i cavallucci marini hanno storie quadrate. Come notano nel documento, "i progetti di ingegneria sono mezzi convenienti per rispondere a domande biologiche sfuggenti quando i dati biologici sono inesistenti o difficili da ottenere".
