Gli insetti usano la loro visione dei colori

Gli insetti usano la loro visione dei colori non solo per individuare i fiori giusti di cui nutrirsi, ma anche per trovare compagni.

La maggior parte delle piante da fiore si affida agli impollinatori animali per la riproduzione sessuale e molti impollinatori animali si affidano alle risorse floreali. Tuttavia, gli interessi delle piante e degli impollinatori spesso non sono gli stessi, determinando una relazione asimmetrica che va dalle interazioni mutualistiche a quelle parassitarie. La nostra comprensione dei processi che sono alla base di questa asimmetria rimane frammentaria.

La natura è piena di colore. Per i fiori, mostrare il colore è principalmente un mezzo per attirare gli impollinatori. L'interazione evolutiva tra insetti e piante ha creato dipendenze complesse che possono avere esiti sorprendenti. Il dottor Casper van der Kooi, (1) biologo dell'Università di Groninga, utilizza un approccio interdisciplinare per analizzare l'interazione tra impollinatori e fiori. A gennaio è stato il primo autore di due articoli di revisione su questo argomento.

Le api e altri insetti visitano i fiori per nutrirsi di nettare e polline. In cambio di queste prelibatezze, aiutano la riproduzione di queste piante impollinando i loro fiori. Questa è la visione semplice e leggermente romantica dell'impollinazione. La realtà, tuttavia, è piena di inganni, guerra chimica e inganni biomeccanici. «La combinazione di chimica e fisica con la biologia evolutiva ha ampliato la nostra visione dell'impollinazione», afferma il dottor Van der Kooi.

Anatomia

Il biologo è il primo autore di un articolo di revisione sull'evoluzione della visione dei colori negli insetti, pubblicato nel volume dell'Annual Review of Entomology di gennaio 2021, e di una seconda recensione sulla 'corsa agli armamenti' tra piante e impollinatori, apparsa in Current Biology. (2)

«Per molte famiglie di insetti, sappiamo molto poco su come vedono i colori», dice Van der Kooi. Le api sono state studiate in dettaglio, ma molto meno si sa sulla visione dei colori nelle mosche, anche se molte delle loro famiglie, come le sirfidi, sono impollinatori molto importanti. «Sono difficili da studiare e da conservare in laboratorio e l'anatomia dei loro occhi è più complicata», spiega Van der Kooi. «Inoltre, alcune idee di vecchia data sulla visione delle mosche sono state recentemente ribaltate».

Pigmenti

Il dottor Van der Kooi e i suoi coautori hanno tabulato quali lunghezze d'onda possono essere viste da diverse specie di insetti. «Fondamentalmente, la visione dei colori degli insetti si verifica a lunghezze d'onda comprese tra 300 e 700 nanometri. La maggior parte dei fotorecettori negli occhi degli insetti rileva la luce ultravioletta, blu e verde, ma c'è una grande diversità. Gli insetti hanno sviluppato la visione dei colori prima che apparissero i primi fiori. I pigmenti nei fiori sembrano essere ottimizzati per essere visibili agli impollinatori. Ma ovviamente gli insetti si sono successivamente evoluti insieme».

Oltre al colore, le piante usano il profumo per attirare gli insetti verso il cibo che forniscono. Poiché la produzione di nettare e polline è costosa, le piante devono proteggersi dai ladri, che mangiano il cibo ma non impollinano i fiori. Questo è l'argomento del secondo documento di revisione. «Questo documento mostra un'enorme diversità nella relazione tra piante e impollinatori, dal vero mutualismo all'abuso totale. Alcune piante non forniscono affatto cibo. Altri hanno polline o nettare tossici per la maggior parte delle specie di api. Solo specie specifiche possono effettivamente digerire questo cibo».

Biomeccanismi

Anche gli impollinatori hanno la loro agenda. «Una pianta in particolare viene impollinata dalle falene all'inizio della primavera. La falena depone anche le uova sulla pianta e nel corso dell'anno i bruchi ne mangeranno parti. In quel periodo, i principali impollinatori per questa pianta sono le mosche. Questo è un esempio della complessa relazione tra piante e impollinatori. Possono esserci differenze stagionali, ma la relazione può anche essere diversa in luoghi diversi: c'è variazione nel tempo e nello spazio e attraverso diverse interazioni biologiche», afferma Van der Kooi.

La revisione si concentra su diversi aspetti della complessa relazione utilizzando punti di vista dalla biologia chimica (ad esempio il contenuto di nutrienti di nettare o polline), biomeccanica (ad esempio le barriere utilizzate dai fiori per allontanare gli insetti indesiderati o per assicurarsi che il polline venga disperso da loro) e biologia sensoriale (ad esempio i modi in cui gli insetti rilevano e riconoscono i fiori).

Vibrazioni

Alcune piante, ad esempio, molte specie della famiglia delle patate, hanno sviluppato il metodo di “impollinazione ronzio”, in cui il polline viene immagazzinato in tubi e gli insetti devono vibrare sui fiori per rilasciarli. «Le api mellifere, le mosche e le farfalle non possono raggiungerle, ma altre api come i bombi possono scuotere il polline liberamente usando i loro forti muscoli di volo». La rigidità dei tubi, la viscosità del polline e la frequenza di vibrazione delle api ronzanti giocano tutti un ruolo in questo processo. «Hai davvero bisogno degli strumenti della fisica per capire la loro relazione». Lo studio interdisciplinare delle interazioni insetti-piante è ciò che il dottor Van der Kooi ama. Ha iniziato la sua carriera utilizzando tecniche ottiche. «In parte perché mi piace molto la fisica. Ma ogni nuovo approccio ci mostrerà nuovi aspetti di questa complessa relazione».

Un recente sviluppo nel campo è la consapevolezza che le piante sono diverse in diverse posizioni geografiche. «Un fiordaliso nei Paesi Bassi non è necessariamente uguale a un fiordaliso in Italia. Ad esempio, la composizione chimica del polline o del nettare può essere diversa, il che influisce sull'interazione con gli insetti».

I paradisi degli insetti

Ciò ha serie ramificazioni per i tentativi di aumentare il numero di insetti creando paradisi di insetti, spiega Van der Kooi: «A volte, le miscele di semi per le strisce fiorite non provengono localmente ma da altri paesi. In tal caso, potrebbe esserci una mancata corrispondenza con gli insetti locali, che potrebbe persino danneggiare il numero di insetti». I paradisi degli insetti sono quindi meglio creati utilizzando semi locali.

Entrambi gli articoli di revisione sottolineano quanto possa essere complicata la relazione tra piante e impollinatori. Allora perché le piante si preoccupano del fatto che non usano tutti la dispersione del loro polline da parte del vento? «Queste sono buone domande», dice Van der Kooi. «L'efficienza dell'impollinazione del vento è bassa, ma questo vale anche per l'impollinazione degli animali. Tuttavia, circa il 90% delle specie vegetali utilizza quest'ultimo metodo, quindi è un enorme successo. Ma anche questo è complicato: «Le erbe usano l'impollinazione del vento e, in un certo senso, sono anche gruppi di successo. Come quasi tutto in biologia, la risposta così spesso è “dipende”».

Riferimenti:

(1) Casper van der Kooi

(1) Mutualisms and (A)symmetry in Plant–Pollinator Interactions

Descrizione foto: Questo è il dott. Casper van der Kooi, un biologo dell'Università di Groningen, utilizza un approccio interdisciplinare per analizzare l'interazione tra impollinatori e fiori. - Credit: Casper van der Kooi / University of Groningen.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: The surprises of colour evolution