Distillato di Cinologia n. 55
La presa di terreno

  23 maggio 2020

La presa di terreno

Una «pillola» di Funzionalità e, più precisamente, di dinamica delle andature. Sul tema dela presa di terreno.

 

Nella cinognostica italiana esiste l’espressione «presa di terreno», mediata dall’analoga espressione francese prise de terre, con la quale ci si riferisce alla quantità di terreno coperta in movimento mediante distensione in avanti degli arti. Una maggiore presa di terreno è sempre stata considerata un pregio della locomozione canina. Questa è una doverosa premessa a quanto segue.

 

Potrebbe non essere necessario comprendere come lavora una lastra a pressione (alcuni dettagli qui), ma è certamente necessario capire i risultati ottenuti dai test con lastre a pressione dal momento che le scoperte provano, in maniera piuttosto conclusiva, che alcune delle credenze dei teorici di cani da esposizioni sono errate.

 

Le scoperte vengono di seguito sintetizzate.

 

• Durante il trotto, l’ambio o il galoppo di un cane – quando un arto anteriore è sul terreno davanti alla scapola – la zampa agisce rallentando la velocità in avanti del cane (decelerazione).
• Durante il trotto o l’ambio – quando un arto posteriore è sul terreno davanti all’articolazione dell’anca – la zampa rallenta la velocità in avanti del cane. Durante il galoppo, quando un arto è sul terreno davanti al centro di gravità del cane, la zampa rallenta la velocità del cane.
• Al contrario, quando un arto è sul terreno dietro la scapola o l’articolazione dell’anca, durante il trotto o l’ambio, la zampa aumenta la velocità in avanti (accelerazione).

 

Test delle lastre a pressione su un Afgano (figura a fianco). La figura mostra il risultato di un test su lastra a pressione del lato sinistro di una femmina di Afgano al trotto eseguito all’Università di Bristol dal dr. Allen Goodship su richiesta di Douglas Soeder del Kennel Club Scozzese. La scala verticale è in Newton (100 Newton equivalgono a circa 10 chilogrammi di forza) e indica la forza generata da una zampa per ciascun istante nella quale si trova a contatto con la lastra a pressione. La parte sinistra di ciascuna immagine si riferisce alla zampa anteriore e la parte destra a quella posteriore. La parte superiore evidenzia la forza verso il basso generata dalla zampa durante il test. Il tempo è annotato da trattini con un intervallo di 0,05 secondi. Secondo i risultati del test, la zampa anteriore, come si può leggere nella disegno superiore (forza verticale), sostiene un massimo di forza di 50 libbre (1 libbra = 0,453 kg), mentre la zampa posteriore dello stesso lato sostiene un massimo di forza di 35 libbre ossia, detto in altre parole, la zampa anteriore sostiene 3/5 della forza verso il basso e la zampa posteriore 2/5. Le zampe anteriori nei cani sono sempre leggermente più grandi, in questo rapporto, di quelle posteriori.

 

La scala del tempo indica che la zampa anteriore rimane sul piatto più a lungo di quella posteriore (0,205 secondi per la zampa anteriore in confronto a 0,167 secondi per la zampa posteriore) di circa il 23%. Nei cani con arti anteriori più lunghi dei posteriori questo succede spesso. Al trotto gli arti diagonali non sono sempre in esatta cadenza.

 

La parte inferiore del disegno mostra le forze in avanti e all’indietro generate dalle zampe durante il trotto. Una forza negativa si genera nell’area tratteggiata e qui la zampa rallenta la velocità del cane (decelerazione). Sia nel trotto che nel galoppo (il test per il galoppo non è riportato) immediatamente dopo l’appoggio di una zampa – anteriore o posteriore – sul terreno si sviluppa una forza negativa e la velocità del cane rallenta. Nel trotto solo dopo che la zampa è passata dietro la scapola o l’articolazione dell’anca si sviluppa una spinta in avanti. Qualsiasi fattore che aumenti l’estensione in avanti, come, per esempio, delle scapole ben inclinate all’indietro, aumenta l’azione di rallentamento e diminuisce l’efficienza della spinta in avanti. Si noti che la massima spinta in avanti si verifica a circa ¾ del tempo di appoggio della zampa sulla lastra.

 

L’area indicata come «rimbalzo» è dovuta principalmente all’elasticità dei tendini della gamba anteriore; i tendini agiscono come una molla e oscillano su e giù, generando le forze che aumentano e diminuiscono immediatamente dopo l’appoggio della zampa.

 

Alla maggior parte di noi è stato detto che la zampa anteriore sostiene la maggior parte del peso e che la zampa posteriore fornisce la maggior parte della spinta. In questo test al trotto, la zampa anteriore genera tanta spinta in avanti quanto quella posteriore, sebbene la zampa anteriore generi una maggiore forza di rallentamento (decelerazione). Cani al galoppo (cani progettati per essere galoppatori più efficienti) al trotto probabilmente presentano questa caratteristica. Test su cani al trotto (cani progettati per essere trottatori più efficienti) indicano che la zampa posteriore fornisce una maggiore percentuale di spinta in avanti in un rapporto di circa 60 a 40.

 

Una quasi universale premessa nel giudizio alle esposizioni canine è stata: «più lunga è la distensione in avanti e meglio è».Ora abbiamo test che provano che una lunga distensione nel momento in cui la zampa viene appoggiata aumenta l’azione di rallentamento (decelerazione) della zampa e diminuisce la spinta media in avanti e la velocità media in avanti.

 

Un piede deve essere sul terreno prima che possa trasmettere una forza al corpo. Così, il punto nel quale una zampa poggia sul terreno è della massima importanza.

 

Per specificare la distensione nel momento in cui si appoggia un piede sarà usato il termine «appoggio in distensione» (set down reach). La spinta applicata dal piede non è visibile; può soltanto essere misurata da un dispositivo di controllo.

 

Ciò che la gente crede sia corretto per intuizione è cosa si sia dimostrato essere effettivamente corretto spesso differiscono.

 

La forza che produce decelerazione (rallentamento) mentre un piede è collocato sul terreno davanti alla scapola può essere illustrato (non dimostrato; l’esperimento con la lastra a pressione effettua la dimostrazione), da questo esperimento.

 

Si faccia questo. Si stia in piedi con un piede davanti all’altro. Con il peso ugualmente distribuito su ciascun piede, si sollevi il piede posteriore dal terreno e si determini in quale modo si cade. Naturalmente si cade all’indietro. In breve, il piede davanti al corpo produce una forza che tende a far cadere il piede all’indietro. Quando il corpo si sta muovendo in avanti questa forza è presente ogni volta che un piede è davanti al corpo; ciò che trattiene il corpo dal cadere all’indietro quando si muove (causato dalla forza di gravità) è il momento inerziale (energia cinetica) del corpo.

 

Lunga distensione (figura a fianco). Il Cane da Pastore Tedesco con la sua scapola ben inclinata all’indietro è stato selezionato per le esposizioni con una lunga distensione e un appoggio molto in avanti. I test con lastre a pressione dimostrano che un appoggio troppo lontano in avanti è dannoso per un consumo energetico efficiente durante il trotto. Una certa quantità di distensione in avanti è necessaria per evitare che il cane cada in avanti; esattamente quanta non è stata determinata a tutt’oggi, ma si può ragionevolmente osservare che nessun Canide selvaggio ha una distensione lunga come quella del Cane da Pastore Tedesco. La maggior parte dei cani trottatori e dei Canidi selvaggi appoggiano il piede a terra sotto l’occhio o l’orecchio.

 

Per ottenere la lunga distensione in avanti, è stata sviluppata una abbondante angolazione, probabilmente molto più di quella necessaria. Il Cane da Pastore Tedesco quando trotta, raramente raddrizza in pieno l’articolazione del garretto (come si vede sopra). Forse perché ha una angolazione eccessiva che non può essere usata?

 

Il sopravanzamento laterale della zampa anteriore da parte della posteriore – come si vede sopra – è consentita dallo standard del Cane da Pastore Tedesco. Questa non viene definita «andatura sghemba» in quanto la spina dorsale continua a puntare nella direzione di movimento (diversamente si verificherebbe appunto, il «crabbing» o andatura sghemba).

 

Ora spostiamo la nostra attenzione su un cane che trotta. Quando un cane trotta, per parte del tempo un piede anteriore è davanti alla scapola e nello stesso tempo un piede posteriore è davanti all’articolazione dell’anca (figura a sinistra in testata). Come nell’esperimento eseguito, entrambi i piedi anteriore e posteriore subiscono una forza all’indietro che tende a rallentare la velocità. I cani non hanno la capacità di tirare sul terreno nel momento in cui il piede è davanti alla scapola.

 

Questa azione è paragonabile al sollevare il pedale dell’acceleratore nell’automobile; l’automobile rallenta la velocità ma non si ferma.

 

Anche se non è possibile osservare la forza che produce la decelerazione, è comunque ben presente e causa una riduzione della frequenza delle falcate (il numero di falcate per unità di tempo).

 

La velocità dipende da due fattori:la lunghezza della falcata e la frequenza della falcata. Se l’allungamento della falcata mediante l’aumento della distensione in avanti produce una diminuzione nella frequenza delle falcate, la velocità diminuirà e il consumo di energia aumenterà. Di che cosa ci dobbiamo preoccupare saputo questo: quale sia l’ottimale distensione in appoggio per fornire il massimo di resistenza o il massimo di velocità.

 

Bisogna sottolineare che tutta la distensione di un piede in avanti non potrà mai essere eliminata durante l’esecuzione di un ciclo di andatura regolare; se ciò fosse possibile il cane cadrebbe sul suo naso. Un minimo è indispensabile per mantenere l’equilibrio; l’eccesso è indesiderabile.

 

Quanto esattamente fornisca la resistenza ottimale o il minimo consumo di energia non è stato determinato da misure accurate, ma lo sappiamo dai test eseguiti: la massima distensione in avanti non è la risposta. La miglior prova disponibile di ciò che è ottimale è determinata dall’osservazione di cani selvatici che trottano.

 

Dopo lunga osservazione di sciacalli, dhole, dingo e lupi al trotto, si conclude ovviamente che cani selvatici eccellenti trottatori non mostrano l’eccessiva distensione in avanti del piede anteriore, come si vede nel Cane da Pastore Tedesco (nella figura sopra).

 

La distensione di appoggio di un piede varia alquanto con la velocità. Quando la velocità aumenta dal passo lento al veloce, entrambe distensione in avanti ed estensione all’indietro aumentano, ma dopo che è stata raggiunta una velocità media, un ulteriore aumento di velocità modifica di poco la distensione in avanti. Una volta che un cane inizia il trotto volante, quasi tutto il guadagno nella lunghezza della falcata, associato con l’aumento della velocità, viene ottenuto dall’aumento delle distanza coperta durante il tempo in cui tutte le zampe sono staccate dal terreno (fase di sospensione o volo).

 

La distensione in avanti e l’estensione all’indietro dei cani selvatici cambiano poco. Per cani eccellenti trottatori con lunghezza media del collo, con teste mantenute in una posizione normale (non tenute sollevate da un guinzaglio), le zampe saranno appoggiate quasi sotto l’occhio o l’orecchio in relazione alla lunghezza del collo (vedi figura sotto).

 

I cani che trottano con entrambe eccessivo punto di appoggio o distensione in avanti non sono presenti allo stato selvaggio; questo tratto nei cani domestici è stato sviluppato dall’uomo (spesso tenendo la testa sollevata durante il movimento) in accordo con la vecchia teoria: falcata più lunga, falcata migliore.

 

Ora sappiamo che la teoria dovrebbe essere modificata: più lunga è la spinta (componente attiva), meglio è; cioè più lunghe sono l’estensione all’indietro della zampa anteriore o posteriore, meglio è.

 

Vediamo qualche cane con una piccola estensione all’indietro della zampa posteriore, specialmente Toy, Corgi o altri cani a gambe corte. Perché? Piedi posteriori ben sotto il cane sono capaci di dare un aumento di spinta verticale come si può vedere in un cane che si prepara a saltare verso l’alto. Ma mentre questi aumentano l’agilità e l’abilità nel salto, ciò viene effettuato a costo di una diminuzione della spinta orizzontale efficace.

 

I cani con lunga distensione anteriore e quasi privi di estensione all’indietro dei piedi posteriori o anteriori, possono muoversi in avanti ma solo con un eccessivo dispendio di energia. Per l’agilità nei cani a gambe corte (Corgi specialmente) una lunga estensione all’indietro del piede posteriore non è desiderabile.

 

Questi test hanno anche dimostrato che durante un ciclo di andatura, la velocità in avanti del corpo non è uniforme, anche se la variazione non è visibile all’occhio (Alexander & Goldspink).

 

Durante il trotto la forza negativa (azione rallentatrice o deceleratrice), che si è scoperto agire nel momento in cui il piede posteriore è sul terreno davanti all’articolazione dell’anca, è stata davvero una grossa sorpresa. Anche se questa forza di rallentamento del piede posteriore non è grande quanto quella rilevata sul piede anteriore, è comunque sufficiente a dimostrare che anche una lunga distensione in avanti del piede posteriore durante il trotto è indesiderabile per un trotto efficiente dal punto di vista energetico.

 

Punto di appoggio. La foto a fianco, di un Golden Retriever, mostra la zampa anteriore nel momento dell’appoggio. Per le razze strutturate per essere eccellenti trottatrici, la zampa viene appoggiata usualmente sotto l’occhio o l’orecchio (foto sopra; notare la testa tenuta leggermente alta dal guinzaglio, che sposta un po’ in avanti il punto di riferimento). Questo punto non deve essere confuso con quello di massima distensione in avanti come viene illustrato dalla foto a sinistra in testata.

 

Forza di decelerazione nel trotto (foto a sinistra in testata). Durante il trotto quando la gamba è davanti alla scapola o all’articolazione dell’anca come si può vedere nel disegno, la forza di gravità determina una forza di caduta all’indietro (S per A e T per P) che produce una decelerazione nel cane. La stessa decelerazione è messa in evidenza dai test su lastre a pressione.

 

Nel galoppo di qualsiasi cane, inclusi i Levrieri, la zampa posteriore deve essere sul terreno davanti al centro di gravità (collocato approssimativamente a metà del torace) prima di sviluppare forze di rallentamento (sequenza di fiugure a destra in testata). Nel galoppo approssimativamente una zampa posteriore è sul terreno dietro il centro di gravità per il 90% del tempo e produce spinta in avanti per circa il 90% del tempo. Durante il galoppo la zampa anteriore è dietro il centro di gravità solo il 10% circa del tempo e produce spinta in avanti solo per il 10% del tempo.

 

Il vecchio detto che il posteriore produce la spinta e l’anteriore sostiene il cane è vero per il galoppo, ma assai scorretto per il trotto. Al trotto entrambe le zampe anteriore e posteriore producono una quantità di spinta in avanti quasi eguale. Tuttavia la forza di decelerazione (negativa) al trotto è maggiore nella zampa anteriore del cane, cosicché la posteriore produce un po’ più di spinta utile in avanti.

 

Test simili sono stati condotti su cavalli, felini ed esseri umani, e nel trotto di cavalli e felini, quando un piede era sul terreno davanti alla scapola o all’articolazione dell’anca, è stato riscontrato un rallentamento della velocità.

 

Per esseri umani che si muovono camminando, facendo jogging o correndo quando un piede è sul terreno davanti al centro del corpo (centro di gravità) il piede agisce da rallentatore del corpo (Alexander & Goldspink).

 

Tutto ciò indica che osservare il cane di lato per stabilire la qualità della distensione ed estensione delle zampe è più importante che osservare un cane di fronte, che va e viene; nonostante ciò la maggior parte dei giudici spende pochissimo tempo (a volte nulla) nell’osservazione di lato. Il cane dovrebbe essere osservato da entrambi i punti di vista, ma sembra che uno dei più importanti sia sottovalutato.

 

Quindi possiamo concludere che durante il trotto, l’eccessiva distensione in avanti sia dell’arto anteriore che dell’arto posteriore, nel momento in cui la zampa viene appoggiata, causa un aumento del consumo di energia e un rallentamento di velocità.

 

Quando si consideri l’energia totale spesa (lavoro compiuto), si evidenzia che occorre energia per contrastare entrambe le pressioni, negativa o positiva, rilevate sulla lastra a pressione.

 

L’energia totale spesa è proporzionale alla somma (non alla differenza) delle forze positiva e negativa esercitate dalla zampa. Le forze negative aumentano l’energia spesa e diminuiscono l’efficienza.

 

Forze verso il basso (momento gravitazionale)

 

Prima di chiudere l’argomento «lastre a pressione» bisogna menzionare le forze verso il basso.

 

Come sappiamo, le zampe anteriori dei cani sopportano il peso extra della testa e del collo che sono collocati di fronte alle spalle. In teoria e in pratica, le zampe anteriori non solo sopportano la maggior percentuale di peso verticale ma sono anche responsabili dell’arresto della maggior parte delle forze verso il basso dovute al momento verso il basso (gravitazionale).

 

Test di cani normali su lastre a pressione (non Bulldog o Pechinesi) dimostrano che l’anteriore assorbe quasi i 3/5 delle forze verso il basso del cane e il posteriore ne assorbe solo i 2/5. Per questa ragione il piede anteriore è sempre più largo del piede posteriore circa nella stessa proporzione.

 

Bulldog e Pechinesi, a causa della loro estremità anteriore più pesante, hanno una maggior frazione di peso sul piede anteriore e i piedi anteriori dovrebbero essere proporzionalmente più larghi.

 

Forze nel galoppo (sequenza di figure a destra in testata). Per chi ha un po’ di dimestichezza con la fisica o la meccanica, nel disegno sono evidenziate le forze che si generano nel galoppo. Il centro di gravità è «C» e l’effettiva forza in avanti o all’indietro è CF. Z sta per la zampa e G per la gravità. Quando la zampa Z è dietro il centro di gravità (G) come nelle immagini A e D, la zampa sta generando una spinta in avanti come indicato dalla forza risultante CF. Quando Z è davanti al centro di gravità (G), la forza risultante FG è diretta all’indietro (decelerando il cane) come si vede nelle immagini B e C. Lo stesso risultato viene provato da test su lastre a pressione.

 

A causa del maggior peso sui piedi anteriori, le dita anteriori tendono a divaricarsi più delle dita posteriori, e, trovandone di aperte, sono più facilmente rinvenibili su quelli anteriori.

 

La maggior parte dei gatti domestici e la maggior parte dei felini selvatici hanno piedi posteriori più larghi dei piedi anteriori. I felini di solito hanno un forte posteriore e collo più corto per corse esplosive, e corse esplosive richiedono un piede posteriore largo per ottenere maggior trazione.

 

Concludendo, in cani normali le aree di appoggio delle zampe anteriori e posteriori sono in proporzione di 3/5 per le anteriori e 2/5 per le posteriori.

 

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[Brown, Curtis Maitland. Dog Locomotion and Gait Analysis. Wheat Ridge: Hoflin Publishing Ltd., 1986 – Canton, Mario. Princìpi di Locomozione. Porto Viro: Antonio Crepaldi Editore, 2013 – Alexander & Goldspink. Mechanics & Energetics of Animal Locomotions, New York: Chapman & Hall, Halsted Press, John Wiley & Sons, 1977 – Alexander, R. McNeill. Principles of Animal Locomotion. Princeton: Princeton University Press, 2003 – Biewener, Andrew A. Animal Locomotion. (Oxford Animal Biology Series) Oxford: Oxford University, 2003]

 

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Saluti a tutti e a rileggerci presto.