I biologi degli uccelli lo sanno da molto tempo, ma c’è voluto un moderno ricercatore di pipistrelli, Elizabeth Dumont dell’Università del Massachusetts Amherst, per spiegare come gli scheletri degli uccelli possano sembrare così delicati ed essere comunque pesanti. La risposta è che le ossa degli uccelli sono più dense di quelle dei mammiferi, il che li rende pesanti anche se sono sottili e a volte anche cavi.
Le sue scoperte, supportate da misurazioni della densità ossea, sono pubblicate nel numero del 17 marzo dei Proceedings of the Royal Society B. Come spiega Dumont, “Il fatto che le ossa degli uccelli siano più dense di quelle dei mammiferi non solo le rende più pesanti per le loro dimensioni, ma può anche renderle più rigide e più forti. Questo è un nuovo modo di pensare a come gli scheletri degli uccelli sono specializzati per il volo e risolve l’enigma del perché gli scheletri degli uccelli appaiono così leggeri e sono ancora relativamente pesanti. Questo non è mai stato spiegato completamente e quindi non è mai entrato nei libri di testo. Mi piacerebbe che questo cambiasse”.
Dumont ha misurato la densità del cranio, l’osso superiore del braccio o omero e le ossa della coscia o femore in uccelli canterini, roditori e pipistrelli misurando la massa e il volume delle ossa. “Ho scoperto che, in media, queste ossa sono più dense negli uccelli, seguiti da vicino dai pipistrelli. Molti altri studi hanno dimostrato che quando la densità ossea aumenta, aumentano anche la rigidità e la forza delle ossa. Massimizzare la rigidità e la forza rispetto al peso sono strategie di ottimizzazione che vengono utilizzate nella progettazione di strutture aeree artificiali forti e rigide ma leggere”, sottolinea. La densità è una misura della massa per unità di volume; le ossa dense sono sia più pesanti che più forti, proprio come uno stuzzicadenti in titanio sarebbe più forte di uno in legno.
Nel tempo le ossa degli uccelli si sono evolute in specializzazioni che massimizzano la rigidità e la forza, dice Dumont. Queste specializzazioni includono alta densità ossea, una riduzione del numero totale di ossa, la fusione di alcune ossa e cambiamenti nella forma delle ossa. Per esempio, una lunga storia di studi ha dimostrato che l’osso principale dell’ala degli uccelli, l’omero, è piuttosto rotondo in sezione trasversale. Questo lo rende più rigido nello stesso modo in cui uno stuzzicadenti rotondo è più difficile da spezzare di uno piatto.
Galileo ha descritto le ossa degli uccelli come leggere nel 1683, dice Dumont. I suoi nuovi dati aiutano a dissipare l’equivoco comune che gli scheletri degli uccelli siano leggeri rispetto alla massa del corpo. Invece, gli scheletri degli uccelli e dei pipistrelli sembrano essere snelli e delicati – perché sono densi, sono anche pesanti. Essere densi, forti e rigidi è un altro modo in cui le ossa di uccelli e pipistrelli sono specializzati per il volo.