Pinguini sfruttano bolle per "volare" in acqua

Molti di voi avranno già visto, in qualche documentario, i pinguini lanciarsi fuori dall'acqua come razzi, compiendo balzi di 2-3 metri. Si tratta di una strategia di sopravvivenza che consente loro di sfuggire da predatori come le orche e le foche leopardo, ma il reale funzionamento di questa tecnica è rimasto per molti anni un mistero.
I soli arti superiori di un pinguino, infatti, non sono in grado di creare una spinta propulsiva tale da spingere il pennuto semi-acquatico fuori dall'acqua in modo così veloce. Anche combinando l'azione delle zampe posteriori, la velocità massima raggiungibile da un pinguino non è tale da farlo "volare" sopra al livello del mare.
Alcuni pinguini di piccola taglia, come i pinguini di Adelia (Pygoscelis adeliae) possono comunque compiere balzi di 2-3 metri atterrando con una certa precisione su roccia e ghiaccio. Le specie più corpulente, come i pinguini imperatore (Aptenodytes forsteri), raggiungono altezze di 20-45 centimetri, più che sufficienti per raggiungere una superficie solida sicura.
Durante l'ascesa verso la superficie, i pinguini acquisiscono una velocità superiore a quella "di crociera" lasciando una scia di bolle minuscole. Fino ad ora, nessuno sapeva da dove potessero provenire quelle bolle: si trattava dell'espulsione di aria dai polmoni, o di qualche altro meccanismo insolito e sconosciuto?
Il professore John Davenport della University College Cork ha studiato il movimento subacqueo dei pinguini sfruttando i numerosi filmati girati in occasione della realizzazione della serie di documentari BBC "Blue Planet", allo scopo di comprendere la provenienza e la funzione delle bolle.
Considerando gli angoli d'uscita dall'acqua e le velocità raggiunte dai pinguini imperatori, Davenport e il suo assistente Marc Shorten hanno sviluppato un modello biomeccanico in grado di mostrare le dinamiche che stanno alla base del balzo fuori dall'acqua.
Si è scoperto che le bolle non provengono affatto dai polmoni dei pinguini, ma dalle loro piume. Le bolle d'aria rimarrebbero intrappolate tra le fitte piume impermeabili dell'animale, e verrebbero rilasciare in occasione di una risalita rapida per raggiungere velocità di circa 30 km/h.
Generalmente, un pinguino viaggia in acqua ad una velocità compresa tra i 6 e i 12 km/h, e può raggiungere profondità di oltre 500 metri sotto il livello del mare grazie alla protezione di uno spesso strato di grasso e al fitto piumaggio a prova d'acqua.
Man mano che il pinguino si spinge verso il fondo, l'aria intrappolata nelle sue piume viene compressa dalla pressione dell'acqua. Ad una profondità di 15-20 metri, l'aria si riduce del 75% rispetto al suo volume originale, e viene tenuta in posizione tra le piume dalla muscolatura che controlla le piume stesse.
Quando un pinguino decide di effettuare una risalita rapida, inizia a nuotare verso l'alto rilasciando l'aria intrappolata tra le piume. "Dato che le loro piume sono molto complesse, i pori da quali emerge l'aria sono molto piccoli, per cui anche lo bolle sono inizialmente piccole" spiega Davenport.
Le piume delle ali-pinne di un pinguino sono tra le più specializzate dell'intero panorama degli uccelli: sono piccole, corte e larghe, posizionate a distanze ridottissime fino ad una concentrazione di circa 100 piume per pollice quadrato.
Questa struttura delle piume e la stratificazione del piumaggio su due livelli distinti consentono di intrappolare un sottile strato d'aria vicino alla pelle del pinguino, per isolare il corpo dalle rigide temperature atmosferiche.  In acqua, questo sistema di isolamento termico inizia a perdere d'efficacia per via della compressione delle bolle d'aria dovuta alla pressione, ma uno strato d'olio sul piumaggio esterno riduce l'entità della dispersione di calore.
Il pinguino, quindi, sfrutta le microbolle d'aria intrappolate nelle piume, quasi inutili per l'isolamento termico in acqua, per generare una nuvola di bolle attorno al corpo e favorire la risalita in superficie.
Le bolle rilasciate durante l'emersione non forniscono una vera propria spinta propulsiva, ma ricoprono il piumaggio esterno con un sottile strato d'aria capace di ridurre ulteriormente l'attrito con l'acqua, un effetto già noto da molto tempo nella ricerca navale.
L'effetto ottenuto, infatti, è simile ai più moderni siluri a supercavitazione, capaci di creare un sottile guscio d'aria attorno all'arma per ridurne l'attrito con l'acqua e aumentarne di conseguenza la velocità.
Penguins take to the air