Universo dei Lepidotteri: Il volo delle farfalle

Molte specie di farfalle sono in grado di migrare e quindi di volare per decine o centinaia di chilometri. Ma come avviene il loro volo e quale velocità possono raggiungere? Il procedere delle farfalle avviene grazie alla potente contrazione dei muscoli del torace, attività dipendente dalla temperatura. Il battere e il levare delle ali sono provocati dal movimento di diversi fasci muscolari chiamati indiretti, verticali e longitudinali.

I primi, inseriti con un capo sui tergiti e con l'altro sugli sterniti del torace, quando si contraggono, provocano la depressione della cassa toracica e quindi l'innalzamento delle ali, che fanno perno su alcuni processi dei pleuriti. I tergiti corrispondono ai segmenti dorsali dell'esoscheletro corporeo, mentre gli sterniti ai segmenti ventrali. I pleuriti, invece, sono i segmenti che uniscono tergiti e sterniti tra loro. L'azione dei longitudinali, invece, riporta il torace nelle condizioni di riposo, consentendo alle ali di abbassarsi.

La Macroglossum stellatarum si nutre restando in volo come i colibrì.

I muscoli diretti, attaccati alla base delle ali, agiscono direttamente su di esse, permettendone i movimenti in avanti, indietro e di torsione. Infatti, è stato chiarito che durante il volo le ali dei lepidotteri non si muovono solo dall'alto verso il basso e viceversa, ma disegnano una  traiettoria più complessa, a forma di otto.

Schema del movimento delle ali di un tipico insetto alato.

La contrazione dei muscoli è strettamente dipendente dalla temperatura corporea. Per questo le farfalle, che sono organismi endotermi, hanno evoluto particolari comportamenti di termoregolazione, per mezzo dei quali assorbono il calore necessario dalla radiazione solare. Così, prima che prendano il volo, si può assistere al riscaldamento quando le farfalle si posano sulle foglie delle piante o sulle rocce con le ali ben aperte ed esposte al sole, come se si crogiolassero "facendo il pieno" di calore.

Una eliconina (genere Heliconius) con le ali aperte in attesa che i raggi del sole filtrino nella foresta riscaldando la muscolatura toracica.

Le farfalle immagazzinano energia termica solare e intiepidiscono il proprio corpo mediante l'emolinfa riscaldata nelle venulazioni delle ali. A volte avviene un vero e proprio preriscaldamento da fermo: la farfalla fa vibrare velocemente le ali mantenendo in temperatura i fasci muscolari. La temperatura soglia che molte specie devono raggiungere per essere pronte è di circa 25-26°C fino ad addirittura 30°C. Questa misurazione è stata ottenuta mediante dei microtermometri elettronici posizionati direttamente nel torace.

Le incredibili ali delicate e "piumate" della Pterophorus pentadactyla, anche nota comunemente come pterofora bianca.

Al mattino le farfalle delle nostre latitudini, a seconda della stagione, impiegano anche un paio di ore prima di essere pronte; ai tropici, invece, grazie al caldo afoso, le farfalle possono volare già ai primi raggi del sole fino a dopo il tramonto. Alcune Itomine volano addirittura prima che il sole sia sorto all'orizzonte; altre farfalle, come le Brassoline, volano invece al crepuscolo e sono anche attirate dalle luci delle abitazioni, come le falene. Queste ultime regolano la temperatura corporea solo attraverso la vibrazione delle ali: alcune, come i Geometridi, sono pronte a volare quando raggiungono la temperatura di 16-17°C, mentre altre, come le Sfingidi che hanno un corpo molto grosso e tozzo, devono raggiungere temperature molto più elevate, attorno ai 40°C.

La sfinge dell'euforbia, Hyles euphotbiae, ha le caratteristiche ali aerodinamiche strette ed allungate.

La velocità e la potenza del volo dipendono dalla forma delle ali, dalla loro superficie e dal numero di battiti al secondo. In genere il numero dei battiti varia da 2 a 40 al secondo: le farfalle come le vanesse hanno circa 10 battiti al secondo contro i 22 della sfinge testa di morto (Acherontia atropos) e i 40 di altre sfingi, le quali hanno un corpo molto pensante e affusolato adatto al volo rapido e possente. Esse possono raggiungere la ragguardevole velocità di 50 km/h, ma non sono in grado di planare, come fanno certe farfalle. È proprio grazie alle battute alari veloci che le sfingi possono nutrirsi restando in volo come dei colibrì.