Quando arriva l'inverno, la maggior parte degli insetti o migrano o si ibernano. Ma alcuni sono molto più creativi
Noi esseri umani sopravviviamo alla morsa gelida dell'inverno con cappotti caldi, stufe e cioccolata calda. Gli insetti, tuttavia, hanno un paio di strategie creative dalla loro parte. Che si tratti di speciali proteine che agiscono come l'antigelo delle auto, o di fluidi corporei addizionati con alcol invece che con acqua o dei preparativi per viaggi a lunga distanza verso climi più caldi, sembra che queste creature resistenti abbiano sviluppato le proprie risposte ai problemi biologici posti dall'inverno.
Probabilmente avrete sentito parlare di uno dei modi più comuni in cui gli insetti affrontano questa stagione buia e fredda: il viaggio nel tempo. "O fuggono nello spazio, il che significa che migrano, o riescono a fuggire nel tempo, il che significa che si ibernano", dice Scott Hayward, studioso di invertebrati presso l'Università di Birmingham. "La stragrande maggioranza in realtà si iberna".
Per sopravvivere alla carenza invernale di cibo e calore, i mammiferi come orsi e scoiattoli tendono a ibernarsi. Mentre si pensa che questo tipo di sospensione sia un sonno profondo, in realtà è uno stato biologicamente distinto di dormienza: gli animali ibernanti fanno scorta di cibo e riducono il loro metabolismo attraverso processi che non sono ancora pienamente compresi. I ricercatori della NASA stanno anche esaminando le tecniche che potrebbero indurre il letargo negli esseri umani, per aiutare gli astronauti nei lunghi viaggi spaziali.
Gli insetti hanno la loro versione di questo potente strumento: la diapausa. In modo simile al letargo, gli insetti che si preparano ad entrare in diapausa di solito cercano un qualche tipo di riparo dal freddo, dice Hayward, che ha svolto approfondite ricerche sulla dormienza negli insetti e la sopravvivenza in ambienti estremi. Questo spesso significa scavare ripari sotterranei (bisogna prendere in considerazione il fatto che, in inverno, centinaia di insetti potrebbero essere dormienti solo pochi centimetri sotto i nostri piedi), ma può anche significare trovare riparo in tronchi di alberi o sotto le rocce.
Alcuni insetti, come la piralide, sono riusciti a vanificare i trucchi di agricoltori ed entomologi trovando sistemi per vivere fuori terra in inverno. Questo famoso parassita del mais vanta una tolleranza estrema al freddo, ancor più delle specie che vanno in letargo. Gli studi hanno trovato che le larve di piralide possono sopravvivere anche in fase di super-raffreddato per diversi minuti a -40 gradi C. Le larve di piralide si rifugiano negli stocchi del mais o nelle pannocchie, ed sono in grado di sopravvivere anche quando l'acqua all'interno del loro corpo (anche se non all'interno delle loro cellule) congela.
Altri insetti fanno scorta di antigelo. In Antartide, il moscerino Antartico volando produce grandi quantità di zuccheri nelle sue cellule, che abbassano il punto di congelamento dei liquidi. Allo stesso tempo, il moscerino permette al terreno congelato intorno ad esso di estrarre fuori dal suo corpo quasi ogni goccia d'acqua. "L'insetto diventa completamente disidratato", dice Hayward. "Quindi, non può congelare". Questo aiuta il minuscolo insetto, che è sia l'unico insetto che il più grande animale terrestre di quel continente, a resistere completamente al congelamento.
La falena artica lanosa spende circa il 90 per cento della sua vita stando in uno stato congelato. Il bruco della falena compie questa impresa con la produzione di una molecola particolare, l'alcol glicerolo. Nello stesso modo in cui la vodka può essere conservata in congelatore e rimanere liquida, questo liquido non congela, preservando i tessuti delle larve della falena e permettendogli di sopravvivere a temperature fino a -57 gradi C. Il coleottero Upis dell'Alaska può resistere a temperature fino allo scioccante limite di -73 gradi C, mediante la produzione di una speciale "molecola di antigelo."
Ma la maggioranza degli insetti non sono così tenaci. Gli 0 gradi C sono il limite tipico di molte specie, dice Hayward. Ecco perché molti insetti hanno una portata limitata a zone più tropicali del mondo che non subiscono temperature così basse, come i paesi tormentati dalla cimici in Amazonia o quelli infestati di zanzare in Africa, Sud America e Asia.
Il riscaldamento globale, tuttavia, potrebbe cambiare presto questo equilibrio e minacciare le popolazioni di insetti in tutto il mondo. Man mano che la Terra si riscalda, gli insetti si stanno spostando verso i poli a colonizzare aree che sono più calde rispetto al passato nei mesi estivi. Eppure molti di questi insetti non hanno la capacità di sopravvivere agli inverni più freddi che trovano in queste regioni.
"Dove non possono adattarsi, non possono diventare abitanti stabili", dice Hayward. Nel frattempo, verso l'equatore, le temperature più calde perturbano i cicli di diapausa di altri insetti.
Anche se la diapausa è un adattamento per superare il periodo invernale, la temperatura non è il fattore principale che lo attiva. Invece, le giornate più corte sono il segnale dell'arrivo dell'inverno per il corpo degli insetti che dice loro che è il momento di prepararsi per la dormienza. Siccome i giorni sono più caldi in autunno, i corpi degli insetti si confondono. Pensano erroneamente che si tratti di primavera o di estate, e spesso finiscono per interrompere il processo di diapausa per iniziare la ricerca di cibo o di compagni, che li lascia impreparati quando l'inverno colpisce, dice Hayward.
Perché dovrebbero preoccuparsi di questo gli esseri umani? Si consideri la situazione ben nota delle api, un impollinatore vitale per molte specie di piante e colture agricole. Già in lotta contro la perdita di habitat e i pesticidi, le popolazioni di questo insetto stanno ora combattendo le stagioni. Le temperature che aumentano causano non solo autunni più lunghi, ma anche primavere precoci, che possono confondere un membro molto importante dell'alveare: la regina.
Le api regine sono gli unici abitanti dell'alveare che in genere entrano diapausa. Di norma, si risvegliano una volta l'anno, in primavera, e cominciano a generare una nuova colonia. Ma con la primavera che spesso parte in anticipo, tuttavia, gli alveari raggiungono più sovente la dimensione in cui nascerà una nuova regina che in questi casi tenterà di fondare una nuova colonia prima che l'inverno inizi, piuttosto che all'inizio della primavera stessa. Le api poi dovranno lottare per trovare fiori per nutrirsi in pieno inverno, e dovranno fare i conti con temperature che non si sono evolute per gestire.
"Ci sono massicci livelli di mortalità", dice Hayward, "e [quindi] si avrà un minor numero di impollinatori per l'anno successivo."
Ci sono una miriade di altri modi che gli insetti hanno sviluppato per combattere il freddo. Ma quando il gioco si fa duro, alcuni insetti preferiscono non giocare. La farfalla monarca, per esempio, è ben nota per la sua strategia colorata e maestosa di svernamento: centinaia e centinaia di esemplari volano per migliaia e miglia verso l'equatore per evitare le temperature fredde.
"Ci sono davvero un numero incredibilmente diversificato di modi in cui gli insetti sopravvivono all'inverno", conclude Hayward.
Articolo originale
Noi esseri umani sopravviviamo alla morsa gelida dell'inverno con cappotti caldi, stufe e cioccolata calda. Gli insetti, tuttavia, hanno un paio di strategie creative dalla loro parte. Che si tratti di speciali proteine che agiscono come l'antigelo delle auto, o di fluidi corporei addizionati con alcol invece che con acqua o dei preparativi per viaggi a lunga distanza verso climi più caldi, sembra che queste creature resistenti abbiano sviluppato le proprie risposte ai problemi biologici posti dall'inverno.
Probabilmente avrete sentito parlare di uno dei modi più comuni in cui gli insetti affrontano questa stagione buia e fredda: il viaggio nel tempo. "O fuggono nello spazio, il che significa che migrano, o riescono a fuggire nel tempo, il che significa che si ibernano", dice Scott Hayward, studioso di invertebrati presso l'Università di Birmingham. "La stragrande maggioranza in realtà si iberna".
Per sopravvivere alla carenza invernale di cibo e calore, i mammiferi come orsi e scoiattoli tendono a ibernarsi. Mentre si pensa che questo tipo di sospensione sia un sonno profondo, in realtà è uno stato biologicamente distinto di dormienza: gli animali ibernanti fanno scorta di cibo e riducono il loro metabolismo attraverso processi che non sono ancora pienamente compresi. I ricercatori della NASA stanno anche esaminando le tecniche che potrebbero indurre il letargo negli esseri umani, per aiutare gli astronauti nei lunghi viaggi spaziali.
Gli insetti hanno la loro versione di questo potente strumento: la diapausa. In modo simile al letargo, gli insetti che si preparano ad entrare in diapausa di solito cercano un qualche tipo di riparo dal freddo, dice Hayward, che ha svolto approfondite ricerche sulla dormienza negli insetti e la sopravvivenza in ambienti estremi. Questo spesso significa scavare ripari sotterranei (bisogna prendere in considerazione il fatto che, in inverno, centinaia di insetti potrebbero essere dormienti solo pochi centimetri sotto i nostri piedi), ma può anche significare trovare riparo in tronchi di alberi o sotto le rocce.
Alcuni insetti, come la piralide, sono riusciti a vanificare i trucchi di agricoltori ed entomologi trovando sistemi per vivere fuori terra in inverno. Questo famoso parassita del mais vanta una tolleranza estrema al freddo, ancor più delle specie che vanno in letargo. Gli studi hanno trovato che le larve di piralide possono sopravvivere anche in fase di super-raffreddato per diversi minuti a -40 gradi C. Le larve di piralide si rifugiano negli stocchi del mais o nelle pannocchie, ed sono in grado di sopravvivere anche quando l'acqua all'interno del loro corpo (anche se non all'interno delle loro cellule) congela.
Altri insetti fanno scorta di antigelo. In Antartide, il moscerino Antartico volando produce grandi quantità di zuccheri nelle sue cellule, che abbassano il punto di congelamento dei liquidi. Allo stesso tempo, il moscerino permette al terreno congelato intorno ad esso di estrarre fuori dal suo corpo quasi ogni goccia d'acqua. "L'insetto diventa completamente disidratato", dice Hayward. "Quindi, non può congelare". Questo aiuta il minuscolo insetto, che è sia l'unico insetto che il più grande animale terrestre di quel continente, a resistere completamente al congelamento.
La falena artica lanosa spende circa il 90 per cento della sua vita stando in uno stato congelato. Il bruco della falena compie questa impresa con la produzione di una molecola particolare, l'alcol glicerolo. Nello stesso modo in cui la vodka può essere conservata in congelatore e rimanere liquida, questo liquido non congela, preservando i tessuti delle larve della falena e permettendogli di sopravvivere a temperature fino a -57 gradi C. Il coleottero Upis dell'Alaska può resistere a temperature fino allo scioccante limite di -73 gradi C, mediante la produzione di una speciale "molecola di antigelo."
Ma la maggioranza degli insetti non sono così tenaci. Gli 0 gradi C sono il limite tipico di molte specie, dice Hayward. Ecco perché molti insetti hanno una portata limitata a zone più tropicali del mondo che non subiscono temperature così basse, come i paesi tormentati dalla cimici in Amazonia o quelli infestati di zanzare in Africa, Sud America e Asia.
Il riscaldamento globale, tuttavia, potrebbe cambiare presto questo equilibrio e minacciare le popolazioni di insetti in tutto il mondo. Man mano che la Terra si riscalda, gli insetti si stanno spostando verso i poli a colonizzare aree che sono più calde rispetto al passato nei mesi estivi. Eppure molti di questi insetti non hanno la capacità di sopravvivere agli inverni più freddi che trovano in queste regioni.
"Dove non possono adattarsi, non possono diventare abitanti stabili", dice Hayward. Nel frattempo, verso l'equatore, le temperature più calde perturbano i cicli di diapausa di altri insetti.
Anche se la diapausa è un adattamento per superare il periodo invernale, la temperatura non è il fattore principale che lo attiva. Invece, le giornate più corte sono il segnale dell'arrivo dell'inverno per il corpo degli insetti che dice loro che è il momento di prepararsi per la dormienza. Siccome i giorni sono più caldi in autunno, i corpi degli insetti si confondono. Pensano erroneamente che si tratti di primavera o di estate, e spesso finiscono per interrompere il processo di diapausa per iniziare la ricerca di cibo o di compagni, che li lascia impreparati quando l'inverno colpisce, dice Hayward.
Perché dovrebbero preoccuparsi di questo gli esseri umani? Si consideri la situazione ben nota delle api, un impollinatore vitale per molte specie di piante e colture agricole. Già in lotta contro la perdita di habitat e i pesticidi, le popolazioni di questo insetto stanno ora combattendo le stagioni. Le temperature che aumentano causano non solo autunni più lunghi, ma anche primavere precoci, che possono confondere un membro molto importante dell'alveare: la regina.
Le api regine sono gli unici abitanti dell'alveare che in genere entrano diapausa. Di norma, si risvegliano una volta l'anno, in primavera, e cominciano a generare una nuova colonia. Ma con la primavera che spesso parte in anticipo, tuttavia, gli alveari raggiungono più sovente la dimensione in cui nascerà una nuova regina che in questi casi tenterà di fondare una nuova colonia prima che l'inverno inizi, piuttosto che all'inizio della primavera stessa. Le api poi dovranno lottare per trovare fiori per nutrirsi in pieno inverno, e dovranno fare i conti con temperature che non si sono evolute per gestire.
"Ci sono massicci livelli di mortalità", dice Hayward, "e [quindi] si avrà un minor numero di impollinatori per l'anno successivo."
Ci sono una miriade di altri modi che gli insetti hanno sviluppato per combattere il freddo. Ma quando il gioco si fa duro, alcuni insetti preferiscono non giocare. La farfalla monarca, per esempio, è ben nota per la sua strategia colorata e maestosa di svernamento: centinaia e centinaia di esemplari volano per migliaia e miglia verso l'equatore per evitare le temperature fredde.
"Ci sono davvero un numero incredibilmente diversificato di modi in cui gli insetti sopravvivono all'inverno", conclude Hayward.
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