La ragnatela: prodotto di elevata ingegneria

ragnatela

Il ragno è uno degli animali che suscita nella maggior parte degli uomini un sentimento di repulsione, che va dal più blando disgusto ad una e vera e propria fobia; probabilmente si tratta di una paura atavica ormai facente parte del nostro DNA. E sì che è uno di quegli animali in cui ci imbattiamo più frequentemente durante le nostre giornate, soprattutto se si vive in campagna e quindi dove anche la ragnatela fa parte dell’arredamento di casa; ma a parte eliminarla (pur essendo consapevoli che a breve se ne trovi un’altra in qualche altro angolo), vi siete mai fermati ad osservarla o a riflettere su quale esempio di raffinata ingegneria vi trovate davanti?

I ragni sono abilissimi costruttori di tele già dopo due settimane circa dalla nascita, raggiunto cioè il completo sviluppo del loro sistema nervoso centrale.

Ogni specie di ragno costruisce la propria tela; inoltre questa è diversa a seconda della sua funzione, e quindi anche della sua geometria e della chimica dei singoli filamenti che la compongono.

Abbiamo ragnatele a spirale, a groviglio, ad imbuto, tubulari che corrono alla base degli alberi, e a foglio; hanno lo scopo di catturare o conservare le prede che ne rimangono imprigionate, o utili per il trasporto da un luogo ad un altro facendosi trascinare dal vento, o nei riti nuziali (LEGGI ANCHE: Pisaura mirabilis:conquistare la femmina con un regalo) o per la conservazione delle uova (sacco ovigero). A seconda appunto della funzione che la ragnatela deve compiere, il ragno produrrà filamenti diversi, prodotti persino da ghiandole diverse; prendendo in esame ad esempio la ragnatela a spirale, i fili che compongono appunto la parte concentrica hanno una struttura ed una composizione chimica diversa dai fili radiali, ed entrambi da quelli che hanno la funzione di ancorare la ragnatela al substrato (è diversa la sequenza aminoacidica delle proteine che li costituiscono); inoltre i singoli fili sono costituiti da un numero diverso di fibre, maggiore nei fili di sostegno e minore in quelli radiali. Lo stesso vale per la tela che andrà a costituire l’ovisacco o quella adibita alla conservazione della preda. Tutte hanno inoltre proprietà meccaniche differenti.

Esiste una vera e propria disciplina, la nanomeccanica bio-ispirata, che prende spunto dal comportamento di vegetali o animali, e uno dei fenomeni più studiati sono sicuramente le ragnatele; in Italia chi ne studia la sua robustissima struttura è Nicola Pugno, professore di scienza delle costruzioni e direttore del laboratorio di nanomeccanica bio-ispirata del Politecnico di Torino, e coautore di uno studio che ha indagato come le proprietà elastiche del filo di seta del ragno si ripercuotano sulla robustezza della ragnatela. Interessante l’analisi statica e dinamica della risposta della ragnatela a seguito di una sollecitazione esterna, ma senza voler entrare nello specifico di formule ed equazioni matematiche piuttosto complesse, curiosi sono i risultati: le ragnatele sono strutture fortemente elastiche ma allo stesso tempo molto robuste. Tra quelle più elastiche c’è quella del ragno Araneus diadematus, che può essere allungata del 30-40% prima che si spezzi (e pensare che l’acciaio può essere allungato solo dell’8% prima della rottura, mentre il nylon del 20%). Per dare invece un termine di paragone alla sua resistenza, ci si può basare sul suo rapporto tra carico alla rottura e densità, che è 5 volte maggiore rispetto all’acciaio e 3 volte rispetto al nylon. La parte più estensibile è la seta viscida dove atterrerà l’insetto-preda, ma il suo punto di rottura è calibrato in modo da poter catturare solo prede con una massa minore o uguale a quella del ragno costruttore; ma perchè questo? La produzione di fili di seta rappresenta il maggior dispendio energetico per il ragno, quindi è necessario ottimizzare il rapporto tra l’energia consumata e quella ottenuta cibandosi della preda; inoltre il ragno non spreca materiale, e quindi energie, per costruire ragnatele abbastanza resistenti per catturare prede che potrebbero essere pericolose per il ragno stesso. Inoltre le prede di massa minore comportano un’elevata deformità della tela, a differenza di quelle di massa maggiore che invece rompono la tela e non vengono catturate. La tela presenta quindi una certa sensibilità nel confronti della preda, ed il ragno è in grado di identificarla in base al grado di deformazione della tela stessa.

Ma l’aspetto più interessante dello studio sono le possibili applicazioni pratiche in altri ambiti dove è necessario l’utilizzo di reti o maglie che subiscono l’impatto di oggetti ad elevata energia cinetica: pensiamo alle reti anti-squalo in paesi come il Sud Africa o l’Australia dove tali animali rappresentano un grande pericolo, oppure le reti di protezione per gli sciatori, oppure ancora applicazioni nella costruzione di armature di ferro per il cemento armato in particolare in zone ad elevato rischio sismico.

Voglio quindi invitarvi ad osservare con maggiore curiosità e interesse la prossima ragnatela in cui vi imbatterete, con un occhio diverso, magari apprezzando anche la grande ingegnosità del costruttore; perchè la cosa che affascina di più è pensare che quello che per noi umani è oggetto di notevoli studi e calcoli stratosferici (per la costruzione ad esempio della struttura migliore con i materiali migliori per raggiungere lo scopo), per questi animali è puro istinto, rientra semplicemente nella loro natura di essere ragni.

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