Viva la Chiocciola,
viva una bestia
che unisce il merito
alla modestia.
Essa all’astronomo
e all’architetto
forse nell’animo
destò il concetto
del cannocchiale
e delle scale:
viva la Chiocciola
caro animale…

La Chiocciola di Giuseppe Giusti (1847)

Introduzione

La bella poesia del Giusti esprime la piacevole simpatia che infonde questo piccolo abitante dei nostri giardini. Sono sempre stato affascinato da questo gasteropode, tanto che è stato uno degli invertebrati favoriti per le mie giovanili osservazioni naturalistiche amatoriali. Inoltre, ricordo ancora con piacere e nostalgia la raccolta di quelle chiamate in dialetto ciociaro ‘ciammaruchelle‘, ovvero delle chiocciole piccoline. Queste si raccoglievano a manciate nei campi di grano dopo la mietitura. Era una delle varie tradizioni culinarie che coinvolgevano ogni anno tutta la mia famiglia e venivano portate a termine con assidua devozione. La raccolta veniva organizzata con un’accurata scelta di tempi, luoghi e condizioni meteorologiche per aumentare la probabilità di successo. Solitamente si tornava a casa con un ricco e gustoso bottino, ma non senza patimenti, visto che le piccole lumache si arrampicavano sulle piante di cardo (Cynara cardunculus L., 1753) dove si nascondevano tra le spine per proteggersi dai predatori. Per loro sfortuna, il predatore Homo Sapiens Sapiens Frusinenses, dotato di vista acuta e grande tenacia, non mollava facilmente la sua preda!

La specie raccolta era varietà della chiocciola Eobania vermiculata o “rigatella”, molto comune nelle regioni mediterranee. Le ciammaruchelle venirano raccolte in ceste di vimini e una volta tornati a casa, venivano rinchiuse dentro gabbie circolari con pareti di rete a piccole maglie per vari giorni per spurgarne l’intestino del contenuto. Venivano quindi cucinate per qualche ora in un sugetto di pomodoro speziato con mentuccia (Clinopodium nepeta) con una ricetta di origini antiche. Il piatto veniva poi consumato con pane fresco o meglio infornato per renderlo croccante. Una sonora festa di profumi, sapori e colori: il suono dei risucchi nel tentativo di svuotare i gusci del loro succulento contenuto. Una delicata festa di odori e sapori: il profumo del pomodoro aromatizzato dalla carne della chiocciola e dalla mentuccia, combinato con il suo colore rosso variagato dalle striature bianco-marroncino del guscio delle ciammaruchelle.

Con il tempo ho appreso che i gasteropodi sono oggetto di studi affascinanti di neurobiologia, embriologia e, in particolare, di morfologia. Ed è proprio il guscio una delle parti che del corpo di questi piccoli animali che è stato oggetto dei miei studi giovanili.

Mi sono interessato allo studio della fisiologia di formazione e di rigenerazione del guscio della Helix Pomatia, un’altra specie comune in Italia ma di dimensioni più grandi della E. vermiculata. Racconterò maggiormente di questo aspetto in un altro articolo, In questo, tratterò piu specificamante della forma del guscio di questa specie di chiocciola.

La forma del guscio della chiocciola può essere descritto usando il modello matermatico proposto da Cortie e che ho descritto in un recente articolo. Ma quanto accuratamente il modello riproduce la forma di un guscio vero? Per verificarlo possiamo provare a confrontare il modello matematico con quello ottenuto da una digitalizzazione tridimensionale di gusci veri.

La digitalizzazione del guscio della chiocciola

Recentemente, ho avuto l’occasione di raccogliere vari gusci di chiocciola nel giardino della mia casa di famiglia in Italia che ho analizzato usando la fotogrammetria basata sull’algoritmo structure-from-motion (SfM) che consente di convertire le foto di un oggetto, prese da angoli differenti, in un modello tridimensionale dell’oggetto stesso. Ho utilizzato come hardware un Apple MacBook dotato di processore Arm M1 e 16 GB di RAM e il software PhotoCatch and MeshLab. Ho trovato molti anni fa nel giardino di casa un guscio vuoto di una Helix aspersa maxima. Il guscio non solo mostra i segni della vita travagliata di questo piccolo animale, ma anche le testimonianze di una tragedia accaduta agli inquilini del guscio vuoto.

Principio della fotogrammetria basata sull’algoritmo Structure-from-Motion (SfM) con dettagli matematici

La fotogrammetria basata sull’algoritmo Structure-from-Motion (SfM) è un metodo sofisticato per ricostruire modelli tridimensionali utilizzando una serie di immagini bidimensionali. Questo approccio sfrutta la geometria proiettiva e i principi della visione stereoscopica per stimare la struttura tridimensionale di un oggetto o di un ambiente. L’obiettivo principale di SfM è stimare la posizione nello spazio 3D delle fotocamere utilizzate per acquisire le immagini, nonché la struttura tridimensionale dell’oggetto o della scena stessa. L’algoritmo SfM si basa su una serie di passaggi matematici per stimare la posizione delle fotocamere e la struttura 3D dell’oggetto. Ecco una panoramica dei passaggi principali:

1. Il primo passo nella ricostruzione SfM è identificare i punti chiave in ogni immagine. Ogni punto viene rappresentato come un vettore nello spazio tridimensionale (X, Y, Z). L’obiettivo è stimare le coordinate 3D accurate di questi punti.
2. Ogni fotocamera ha i suoi parametri intrinseci come la lunghezza focale, la distorsione e il fattore di scala. Questi parametri devono essere calibrati per ottenere risultati accurati nella ricostruzione 3D. Alcuni parametri possono essere contenuti come meta informazioni nelle foto stesse come dati Exif (Exchangeable Image File Format). Tuttavia, la sima dei parametri intrinseci e’ basata principalmente sull’analisi dell’imagine piuttosto che sul solo uso dei dati Exif.
3. Ogni immagine acquisita dalla fotocamera ha i suoi parametri extrinseci come la posizione (X, Y, Z) e l’orientamento (rotazione e angoli di inclinazione). Questi parametri definiscono la posizione della fotocamera nello spazio tridimensionale.
4. Gli algoritmi SfM cercano corrispondenze tra le caratteristiche chiave nelle diverse immagini. Queste caratteristiche sono solitamente punti di interesse come angoli o punti distintivi sull’oggetto. Le corrispondenze vengono utilizzate per stabilire relazioni tra le diverse fotocamere e i punti 3D.

Questa è una descrizione schematica dell’algoritmo SfM. La sua implementazione pratica richiede una serie di tecniche e metodologie specifiche per gestire sfide come l’ambiguità delle corrispondenze, l’errore di misura, la presenza di punti outlier, la calibrazione delle fotocamere, ecc.

Tuttavia, sono disponibili diversi programmi, molti dei quali gratuiti e disponibili per diversi sistemi operativi, che effettuano automaticamente questo processo.

RISULTATI DELLA DIGITALIZZAZIONE

Questa foto mostra il modo in cui il campione è stato preparato per la raccolta fotografica. Si e’ usato della plastilina e un ago da agopuntura per sospendere il guscio in modo da poter raccogliere foto a 360 gradi tutto intorno ad esso.

Il disegno stampato sul foglio alla base della palla di plastilina è stato preso dal progetto Simple 3D Scanner di DSB007 su Thingiverse.com, ed è usato per avere uno sfondo con dei riferimenti utili per la ricostruzione 3D. Il programma sul mio MacBook M1 per la ricostruzione SfM è il freeware per MacOSX PhotoCatch. Ho usato circa 160 foto prese usando un iPhone 8, generando il modello ad alta risoluzione.

Un corpo di inclusione è stato osservato in prossimità dell’apertura del guscio della chiocciola (nel cerchio in blu nella prima foto della serie). Non mi è chiaro cosa sia sepolto all’interno della bolla calcarea visibile nella foto. Probabilmente si trattava di un minuscolo pezzo di una foglia o uno stelo d’erba di cui l’animale non è riuscito a liberarsi, e quindi, come forma di difesa, lo ha rivestito con la secrezione utilizzata per costruire il guscio.

Inoltre, come mostrato nella figura di sopra, il guscio nascondeva un altro segreto che è stato completamente rivelato quando ho rotto accidentalmente un pezzo del guscio. Dopo la morte della chiocciola, la conchiglia fu dapprima utilizzata come rifugio per una famiglia di porcellini di terra. Purtroppo sembra che sia poi diventata anche la loro tomba. Dallo stato ordinato del gruppo di individui, mi fa intuire che la tragedia sia avvenuta durante il loro letargo invernale, dal quale non si sono svegliati.

Come puoi osservare nella immagine precedente, la forma dei corpi degli insetti non è stata ricostruita a causa della mancanza di foto dettagliate con un ingrandimento sufficiente per ottenere questo livello di dettaglio.

Nella foto, puoi anche notare che la ricostruzione 3D presenta vari artefatti nella superficie del guscio. Da un’ispezione più dettagliata delle foto utilizzate da PhotoCatch, ho notato la presenza di alcune foto sfocate che probabilmente non sono state utilizzate dal programma. Inoltre, è possibile che un leggero movimento del guscio, dovuto alla precaria natura del supporto, abbia contribuito a queste imprecisioni.

Tuttavia, sono molto contento della qualità generale ottenuta considerando le limitate risorse usate e la poca attenzione prestata nella collezione delle foto!