Uno studio ha dimostrato che “l’effetto butterfly” provocato dagli insetti, può elettrificare l’aria, proprio come le nuvole di vapore acqueo possono caricare l’aria all’interno di una tempesta.
Effetto butterfly: le intuizioni di Poincaré e Lorenz
Nel 1972, il meteorologo e matematico Edward Lorenz spiegò che il battito delle ali delle farfalle in Brasile scatena, attraverso un caotico effetto domino, una potente energia cinetica in grado di scatenare un tornado in Texas.
Tale concetto riprendeva la “teoria del caos”, sui fenomeni non lineari e imprevedibili, formulata da Henri Poincaré (1890).
Tesi a sua volta basata sulla teoria ergodica, che si occupa principalmente dello studio matematico del comportamento medio, a lungo termine, di sistemi dinamici.
Tornando a Lorenz, ovviamente il suo postulato non andava inteso in senso letterale. L’energia cinetica di un tornado è infatti molto maggiore di quella generata dal battito delle ali della farfalla e deriva dall’energia solare.
Inoltre, a causa della limitata precisione di inserimento dei dati nel computer usato per le simulazioni, i suoi studi erano più che altro intuitivi.
Nuove teorie basate sull’effetto butterfly
Oggi, un nuovo studio ha dimostrato che effettivamente, il battere delle ali degli insetti può influenzare i campi elettrici atmosferici.
Il loro movimento frenetico può infatti elettrificare l’aria, più o meno allo stesso modo come le nuvole dense di vapore acqueo possono caricare l’aria all’interno di una tempesta.
Tradotto in parole povere: anche i fenomeni biologici possono determinare i fenomeni atmosferici.
«Abbiamo sempre osservato come la fisica abbia influenzato la biologia, ma a un certo punto ci siamo resi conto che la biologia potrebbe anche influenzare la fisica».
Ad affermarlo, il primo autore dello studio, Ellard Hunting, biologo dell’Università di Bristol nel Regno Unito.
«Vogliamo capire come i diversi organismi utilizzano i campi elettrici statici che si trovano praticamente ovunque nell’ambiente» aggiunge.
Come funzionano le cariche elettriche nell’atmosfera
Per comprendere l’effetto degli insetti sull’atmosfera, bisogna capire come funzionano le cariche elettriche nella stessa.
L’atmosfera terrestre trasporta sempre una carica elettrica in misura minore o maggiore, chiamata Gradiente Potenziale (PG).
Quando l’accumulo di carica raggiunge un “punto di non ritorno”, si formano canali ionizzati, che generano fulmini per uniformare la carica.
Molte cose possono influenzare i potenziali gradienti, come il modo in cui si muovono le nuvole, quanta pioggia cade e persino le piogge di raggi cosmici. Tuttavia, fino a poco tempo fa, nessuno aveva ipotizzato che le forme di vita potessero creare qualcosa di simile.
Si pensava che la loro origine fosse esclusivamente abiotica e coinvolgesse solo processi elettrici atmosferici locali.
Anche le api influenzano il PG atmosferico
La nuova ricerca ha dimostrato che anche uno sciame di api può influenzare il PG atmosferico.
Quando gli insetti sbattono le ali, si scrollano di dosso gli elettroni, che caricati negativamente, creano un gradiente di potenziale elettrico facilmente misurabile.
Studi sulle api testano il fenomeno
Per misurare la potenzialità delle cariche elettriche scaturite dal battito di ali degli insetti, Hunting e il suo team si sono recati alla Scuola di Scienze Veterinarie dell’Università di Bristol.
Qui, hanno studiato lo sciame di una delle numerose colonie di api mellifere.
I ricercatori hanno utilizzato un monitor di campo elettrico e una telecamera per misurare la densità dello sciame.
Poi hanno monitorato il gradiente potenziale di carica di uno degli sciami di api in transito, per tre minuti. Hanno così constatato che gli insetti cambiavano il campo atmosferico locale tra 100 e 1.000 volt per metro.
La tensione elettrica è legata alla densità dello sciame
«Il modo in cui gli sciami di insetti influenzano l’elettricità atmosferica dipende dalla loro densità e dimensioni», spiega il coautore dello studio Liam O’Reilly, un biologo dell’Università di Bristol.
Come accennato, lo studio ha permesso ai ricercatori di prevedere con sicurezza, come un dato numero di api che ronzano attraverso una particolare colonna d’aria, potrebbe influenzare la carica dell’atmosfera.
Il team ha quindi applicato la stessa logica ad altri insetti che sciamano, tra cui le locuste (Schistocerca gregaria). Si è pertanto concluso che questi insetti potrebbero potenzialmente generare densità di carica, simili a quelle delle tempeste elettriche.
Ciò avviene poiché le locuste sciamano su scale bibliche e la loro influenza è probabilmente molto maggiore delle api.
Perché gli insetti usano i campi elettrici?
L’impatto del campo elettrico dell’atmosfera sugli animali è stato ampiamente studiato.
Gli insetti come le api e i bombi, guadagnano una carica positiva a causa dell’attrito con le molecole d’aria mentre volano.
Grazie a questo meccanismo, il polline si attacca al loro corpo mentre volano da fiore a fiore. Sistema intelligente e veloce, no?
L’importanza di studi interdisciplinari sull’effetto butterfly
«Abbiamo scoperto solo di recente che la biologia e i campi elettrici statici sono intimamente collegati e che ci sono molti legami insospettabili che possono esistere su diverse scale spaziali», dichiara Ellard.
Fino ad ora, però, la relazione inversa era rimasta relativamente non studiata.
«L’interdisciplinarità è preziosa» sostiene Giles Harrison, un fisico atmosferico dell‘Università di Reading (Regno Unito).
E in effetti, i nuovi studi dimostrano che la carica elettrica non è un fenomeno che attiene esclusivamente alla fisica, ma anche al mondo naturale.
In ogni caso, affinché uno sciame possa alterare una tensione dell’atmosfera tale da scatenare l’effetto butterfly, dovrebbero concorre una serie di altri fattori.
La ricerca è stata pubblicata il 24 ottobre su iScience.
Uno studio che deve essere approfondito
Attraverso i loro studi, i ricercatori hanno dimostrato che uno sciame di api o di locuste del deserto, può avere un profondo impatto su un aspetto fondamentale della nostra atmosfera.
Non sono tuttavia in grado di verificare i loro risultati in termini di fenomeni meteorologici più ampi.
«Non sappiamo ancora come gli insetti influenzino il tempo meteorologico», spiega Hunting.
Si dovranno fare ulteriori ricerche in questo campo precedentemente inesplorato. Esse potrebbero andare oltre gli insetti, poiché anche uccelli e microbi trasportano anche cariche elettriche.
Fonti
Iscience
Ellard R. Caccia, Liam J. O’Reilly, R. Giles Harrison, Konstantine Manser, Sam J. Inghilterra, Beth H. Harris, Daniel Robert. Carica elettrica osservata degli sciami di insetti e loro contributo all’elettricità atmosferica. iScience, 2022; 105241 DOI: 10.1016/j.isci.2022.105241
