Chi da bambino non ha mai alzato gli occhi al cielo meravigliato e affascinato nel guardare una bolla di sapone danzare nell’aria con i suoi colori iridescenti ed i riflessi arcobaleno causati dalla diffrazione della luce sulla sua superficie? In Natura siamo circondati da incredibili geometrie che troviamo in molti elementi, dal semplice fiocco di neve a complesse forme viventi. Anche il Mare ed i suoi incredibili abitanti offrono innumerevoli esempi di tali geometrie.
Si va dalle forme frattali dei coralli, alghe e piante marine, alle simmetrie radiali delle meduse, stelle marine e ricci di mare; dalle spirali logaritmiche delle conchiglie ai complessi poliedri delle diatomee; dalle geometrie fluide delle onde alle forme sferiche. Ed è proprio questa forma ad essere molto comune negli organismi acquatici per ragioni di efficienza energetica ed idrodinamica.
Il pesce palla: maestro della trasformazione sferica
Uno degli esempi più iconici di forme sferiche nel mondo acquatico è il pesce palla. Questi pesci possono gonfiarsi, assumendo una forma sferica per difendersi dai predatori. Quando si sentono minacciati aumentano il volume, diventando più difficili da inghiottire e mostrando spine che si rizzano sulla loro pelle. Per far ciò incamerano rapidamente acqua attraverso la bocca e la spingono grazie ai loro potenti muscoli nel diverticolo, una sorta di sacchetto chiuso situato nello stomaco.
La sfera è una forma ottimale per avere grandi quantità di volume con il minimo aumento della superficie, motivo per cui il pesce può gonfiarsi rapidamente senza richiedere una grande quantità di energia.
Meduse e la geometria dell’ombrello
Anche molte meduse presentano corpi con una struttura arrotondata o semi-sferica chiamata “ombrello“. Sebbene non siano perfettamente sferiche, la forma arrotondata della cupola permette alle meduse di muoversi in modo efficiente attraverso l’acqua.
La cupola, simile a una mezza sfera, consente alla medusa di contrarsi e spingere l’acqua in modo da spostarsi, ottimizzando il movimento attraverso l’acqua con il minimo sforzo e la sfericità dell’ombrello riduce la resistenza idrodinamica, permettendo una locomozione fluida, che è fondamentale per animali che spendono poca energia per muoversi nelle correnti oceaniche.
I ricci di mare e la protezione sferica
I ricci di mare sono un altro esempio notevole. Sebbene possano avere una forma leggermente appiattita ed una simmetria radiale, il corpo dei ricci di mare è sostanzialmente simile a una sfera. Questa particolare forma permette una distribuzione uniforme delle spine che circondano il loro corpo, fornendo protezione contro i predatori. Inoltre la forma sferica aiuta a distribuire in modo uniforme le forze generate dall’acqua o dalle correnti, facilitando la loro sopravvivenza negli ambienti marini dove solitamente vivono.
L’ottimizzazione naturale delle forme
Le geometrie nel mondo acquatico mostrano come la natura si sia evoluta per sfruttare forme che ottimizzano l’efficienza, la stabilità e la sopravvivenza. Ogni geometria riflette principi fisici, come la minimizzazione dell’energia o l’ottimizzazione della superficie, e ci mostra come la matematica si intreccia profondamente con la biologia e l’ecologia.
La sfera nella riproduzione marina
La forma sferica ha molti vantaggi specifici anche per la riproduzione e lo sviluppo: oltre all’efficienza energetica, aumenta la protezione dagli impatti e la distribuzione dei nutrienti. Ed ecco il motivo per cui le uova di molti organismi marini, tra cui pesci, molluschi, crostacei e anfibi, sono di questa forma.
L’efficienza energetica è data soprattutto dall’ottimizzazione dello spazio in quanto la sfera, come già detto, è la forma geometrica che minimizza il rapporto tra superficie e volume, ma anche dall’efficienza nel trasferimento di ossigeno, in quanto nella forma sferica può diffondersi in modo più efficace dall’esterno verso il centro dell’uovo, garantendo che l’embrione riceva la quantità necessaria di ossigeno per il suo sviluppo.
La forma arrotondata permette una distribuzione uniforme della pressione su tutta la sua superficie riducendo così la probabilità di un danno e ottenendo una notevole protezione dagli impatti. Anche la distribuzione interna dei nutrienti nell’uovo è ottimizzata per garantire un supporto costante e bilanciato all’embrione! La posizione centrale è strategica perché assicura che i nutrienti rimangano sempre accessibile all’embrione, indipendentemente dall’orientamento dell’uovo.
Forme straordinarie: dagli ctenofori allo spirografo
Tanti altri abitanti del mare hanno forme geometriche variegate, talvolta incredibili, come gli ctenofori. Tra questi il Cinto di Venere, diffuso praticamente in tutti i mari, ha una forma particolarmente elegante che ricorda una cintura piatta e ondulata, lunga oltre un metro, alta 10 centimetri e spessa un centimetro. Il corpo è trasparente, colorato talvolta di blu, rosa o malva, mentre la bocca si trova in una depressione mediana. L’intero corpo è ripieno di una sostanza gelatinosa fortemente idratata, e si muove grazie alle vibrazioni delle 8 serie longitudinali di lamelle che possono anche emettere una luce bioluminescente.
Ma come particolarità non è certo da meno la Sabella Spallanzani, più conosciuto come Spirografo, un anellide molto comune nel Mar Mediterraneo con una bellissima corolla che si apre a una o più spirali di piume multicolore e che riveste la funzione di apparato respiratorio e di rete per la cattura di plancton. La spirale logaritmica è una forma che troviamo spesso in natura, inclusi gli ambienti acquatici, perché ha la caratteristica di espandersi in modo proporzionale senza modificare la forma, il che la rende ideale per gli organismi che crescono.
La poesia delle geometrie marine
Come le bolle di sapone rappresentano un connubio unico tra semplicità e complessità, tra scienza e poesia, anche riconoscere le incredibili geometrie presenti nelle forme viventi ci può ricordare la bellezza nascosta delle cose più fragili e fugaci. Ogni bolla è una danza effimera di luce e colori, un momento irripetibile che ci invita a fermarci e a osservare la magia del mondo intorno a noi, anche nelle sue forme più minute e nascoste.Riprova
Articolo originale pubblicato su: ScubaZone 78
