Imitare, imparare, migliorare: il genio imprevisto di api e bombi

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Bombo (Bombus terrestris – Ivar Leidus/Wikimedia commons)

Karl von Frisch fu il primo a rendersene conto: gli insetti, in particolare le api, hanno un’intelligenza vivace, flessibile, adattabile. Questa capacità permette alle esploratrici di utilizzare un linguaggio astratto per comunicare alle loro compagne l’ubicazione del cibo che hanno appena individuato. Dando loro le indicazioni esatte su dove raccoglierlo, le compagne potranno dirigersi direttamente alla fonte di approvvigionamento, riducendo al minimo gli sforzi e gli sprechi di energia. Prima delle scoperte dell’etologo austriaco, pochissimi scienziati ritenevano gli insetti capaci di compiere ragionamenti complessi e distanti dal comportamento puramente istintivo. La danza delle api esploratrici, atta a comunicare l’ubicazione del cibo alle compagne nell’alveare, era però un’azione selezionata da milioni di anni di evoluzione. In definitiva, si trattava comunque di una dimostrazione di intelligenza strettamente legata alle necessità pratiche della colonia e, soprattutto, connessa con le loro attività abituali.

In questi giorni, invece, una ricerca pubblicata su Science ha dimostrato che i bombi (Bombus terrestris), parenti stretti delle api, sono in grado di fare ancora di più: possono apprendere comportamenti ben distanti dalla loro quotidianità. Nello specifico, agli imenotteri è stato insegnato a “fare gol”, ossia spingere dentro ad un buco una piccola pallina di legno per ottenere in cambio una ricompensa di acqua zuccherata. Già questo è un comportamento del tutto inedito tra gli insetti, ma la parte più sorprendente dell’esperimento riguarda proprio la loro fase di apprendimento. Gli autori dello studio, gli scienziati Olli Loukola e Clint Perry della Queen Mary University di Londra, hanno proceduto per fasi: prima hanno fatto scoprire agli insetti che al centro della piattaforma, ogni tanto, poteva apparire del nettare zuccherino; poi hanno fatto vedere che la sua comparsa era direttamente collegata alla caduta della pallina dentro al buco al centro del piano di studio; inizialmente, la pallina veniva spostata tramite un magnete posto sotto alla piattaforma o tramite un bombo di plastica che “insegnava” agli osservatori come ottenere la ricompensa; infine, dopo che alcuni insetti hanno imparato la procedura e hanno iniziato ad utilizzarla, altri bombi hanno osservato e appreso dai loro simili.

Anche il livello di apprendimento degli insetti ha rivelato quanto fossero importanti i metodi di insegnamento: quasi tutti i bombi (il 99%) sono riusciti a realizzare la procedura al primo tentativo dopo aver visto i loro simili effettuarla, circa tre quarti (78%) hanno imparato dopo aver visto in azione il magnete, mentre una percentuale molto più bassa (34 %) ci è riuscita dopo aver visto la pallina già nel buco. E non è tutto: i bombi hanno ottimizzato la procedura, prendendo l’abitudine di scegliere la pallina più vicina al foro per risparmiare fatica. E questo nonostante i ricercatori avessero obbligato alcuni bombi “istruttori” a scegliere la pallina più lontana, incollando le altre alla piattaforma. Gli allievi hanno comunque ottimizzato il lavoro, scegliendo la pallina più vicina al foro che, nel loro caso, non era incollata. Questo ha dimostrato che il problema era stato da loro elaborato e non si trattava di pedissequa imitazione. In un altro studio pubblicato recentemente, si erano viste delle api raccogliere del cibo legato ad un cordino tirandolo fino ad essere in grado di raccoglierlo, ma si trattava, tutto sommato, di un risultato meno sorprendente, dato che agli insetti venivano presentate condizioni che potevano in qualche modo essere incontrate in natura.

Il dover “fare gol” per ottenere una ricompensa, per contro, è qualcosa di assolutamente inedito nel mondo dei bombi e, più in generale, nella classe degli insetti (qui è possibile vedere il video dell’esperimento).

Gli scienziati sono tuttora in cerca delle spiegazioni per questo comportamento. La risposta più credibile è che i bombi, e più in generale questo tipo di insetti, abbia una capacità di elaborare le informazioni e di risolvere i problemi che potrebbe aiutarli in caso di ricerca del cibo e di risposte alle modifiche ambientali, ma quello che è certo è che si tratta di animali molto più intelligenti di quanto siamo abituati a pensare. Nel 2016 un altro studio, pubblicato da Andrew B. Barron e Colin Klein su Proceedings of the National Academy of Sciences, ha scombussolato la nostra tradizionale visione degli insetti, ipotizzando che le api abbiano un certo grado di autoconsapevolezza. Anche se si tratta di pure ipotesi, si tratta comunque di una visione molto innovativa sulle capacità mentali degli insetti. Ora bisognerà riconsiderare gli studi in questo campo, per capire fino a che livello l’intelligenza degli animali a sei zampe si possa spingere. Difficile stabilirlo, finché non sarà ben chiaro che cosa intendiamo per “intelligenza”. Di certo, però, sarà ben difficile mantenere i nostri vecchi pregiudizi su questi animali e sulle loro capacità.

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Karl von Frisch – Il linguaggio delle api (1950)

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Nel campo dell’etologia o “scienza del comportamento”, un ruolo fondamentale nella ricerca è ricoperto dagli studi sulle forme di comunicazione che gli animali compiono per interagire tra loro, denominato da alcuni autori con l’insolito termine di zoosemiotica. In tal senso gran parte dei progressi nel settore sono andati di pari passo con quelli compiuti dall’etologia stessa, e non è difatti un caso che in questo campo di studi un peso fondamentale lo abbiano avuto gli studi sul linguaggio delle api compiuti dall’etologo Karl von Frisch.

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Karl Von Frisch(1886-1982)

Lo zoologo austriaco, insignito nel 1973 insieme a Konrad Lorenz e Nikolas Tinbergen del Premio Nobel “per le scoperte sull’organizzazione e l’evocazione delle forme di comportamento individuale e sociale”, è principalmente conosciuto al grande pubblico per gli studi sul linguaggio delle api che ha portato avanti con dedizione sin dal 1910, scoprendo i meccanismi fondamentali che consentono a questi insetti di comunicare ai propri compagni la direzione verso le fonti di cibo appena scoperte. Tali ricerche, riassunte in un breve ciclo di lezioni tenute alla Cornell University, al Museo Americano di Storia Naturale di New York e all’Università del Minnesota nel 1950 e di cui questo libro riporta i passaggi fondamentali, hanno chiarificato le funzioni fondamentali della comunicazione di questi insetti, ma anche le loro capacità sensoriali e percettive.

Va fatta una premessa importante: le api hanno differenti meccanismi di percezione del mondo che le circonda rispetto ai normali parametri dell’uomo, dispongono di organi sensoriali strutturati in maniera completamente differente dai nostri, occhi composti costituiti da singoli elementi denominati ommatidi, e organi di percezione degli odori posti su alcuni segmenti delle antenne, e questi elementi vanno conosciuti e studiati con attenzione, per evitare che determinati esperimenti risultino sfalsati a causa di parametri basati sulla sensibilità umana piuttosto che su quella degli insetti.

La percezione dei colori delle api, a cui è dedicato il primo capitolo del libro, è infatti differente da quella umana: le api dimostrano di avere un’ottima capacità di percepire l’ultravioletto che è invece invisibile all’uomo, ma di distinguere a malapena tra loro altri colori per noi estremamente brillanti come il verde e il giallo, e di non riconoscere del tutto il rosso. Gran parte degli studi sul riconoscimento dei fiori da parte delle api, e della loro capacità di distinguere determinate postazioni (ad esempio l’ingresso del proprio alveare) hanno dovuto tener presente questi aspetti, in maniera da utilizzare soltanto quei colori perfettamente riconoscibili dagli insetti. Lo stesso von Frisch, studiando il comportamento delle api e la loro capacità di riconoscere e distinguere determinate zone di approvvigionamento alimentare appositamente preparate, o anche modificando i colori delle arnie, ha avuto un peso fondamentale in questo campo di studi.

Le api inoltre, così come gran parte dei crostacei e degli altri insetti, grazie alla particolare struttura del proprio occhio, si sono rivelate in grado di distinguere la luce polarizzata, orientata cioè su determinati piani di oscillazione, e questo è un elemento di particolare interesse, dato che in determinate condizioni atmosferiche la luce del sole, fondamentale per l’orientamento degli insetti, viene in parte polarizzata.

La seconda sezione del libro è dedicata agli studi compiuti da von Frisch e da altri ricercatori sulla percezione chimica delle api, e quindi sui sensi dell’olfatto e del gusto, presenti sulle antenne e sugli apparati boccali degli insetti. La loro importanza è fondamentale, perchè già da semplici esperimenti si può osservare come l’olfatto influenzi fortemente l’orientamento delle api in volo per ritrovare una determinata posizione una volta giunti nelle sue vicinanze, soppiantando la vista come senso principale preposto alle funzioni di ricerca.

Inoltre l’olfatto ha rivelato di avere anche importanti funzioni sociali nel comportamento di svariate specie di insetti coloniali; un esempio è dato dalle api stesse, che, quando tornano all’alveare dopo aver scoperto zone ricche di cibo, hanno una ghiandola estroflessa sull’addome che emette un odore particolarmente attrattivo per le compagne e permette loro di ricevere informazioni sull’esatta posizione del luogo di approvvigionamento.

Ma come avviene la comunicazione tra gli individui riguardo la posizione del nutrimento? La terza sezione del libro ci descrive minuziosamente le ‘danze‘ che le esploratrici compiono all’interno dell’alveare per comunicare alle proprie sorelle il tragitto da percorrere per ritrovare la fonte di cibo. Von Frisch ha identificato due tipi di danza ben distinti: la danza circolare e la danza dell’addome.

Nel primo caso l’esploratrice compie semplici movimenti circolari, più o meno frenetici e ripetuti in numero sempre ben definito, modificando talvolta la direzione di rotazione.

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La danza circolare. Tre api seguono la danzatrice e ricevono le informazioni che sta comunicando.

Von Frisch ha dimostrato con numerosi studi sperimentali che questo tipo di danza è legato alla scoperta di cibo presente a brevi distanze dall’alveare (entro i 100 metri), e genera nelle compagne una ricerca in tutte le direzioni attorno ad esso, a una distanza però sempre ben definita, e proporzionale al numero e alla durata di movimenti circolari compiuti dalla danzatrice. Apparentemente anche la freneticità di questo comportamento sarebbe in stretta correlazione con la ricchezza di cibo presente: più vivace è la danza, più ricca è la fonte.

Il secondo tipo di danza, denominata ‘danza dell’addome’, è più complessa: le esploratrici si muovono lungo un breve tragitto in linea retta agitando l’addome, quindi compiono un’evoluzione circolare di 360° a sinistra, poi ripercorrono la stessa linea retta, ed effettuano un’altra rotazione completa verso destra, e tutto questo schema complesso viene ripetuto più e più volte.

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La danza dell’addome. Nella figura quattro api stanno ricevendo informazioni dalla danzatrice.

E’ emerso dagli studi dell’etologo austriaco che tale comportamento ha la funzione di segnalare con precisione la posizione del cibo quando questo è presente a grande distanza dall’alveare. In tal caso è necessario comunicare alle compagne la direzione esatta da seguire, dato che uno ‘sparpagliamento’ delle esploratrici avrebbe successo solo per fonti di approvvigionamento a breve distanza.

Tale informazione viene fornita dall’orientamento della parte lineare della danza rispetto alla verticale, che corrisponde all’angolo che la direzione verso la fonte di approvvigionamento crea con il sole.

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L’intensità e la durata della danza hanno un’importanza fondamentale, poiché sono direttamente proporzionali alla ricchezza di cibo e alla distanza di questo dall’alveare. Altri studi di Von Frisch hanno dimostrato che queste comunicazioni tra compagne tengono presenti altri elementi che potrebbero sfavorire il loro orientamento, come la presenza di ostacoli lungo il tragitto, o la polarizzazione della luce atmosferica.

Gli studi di von Frisch sulla comunicazione delle api ha creato una sorta di rivoluzione in campo etologico, dato che mai, prima delle sue scoperte, era stato identificata in natura una forma di linguaggio in grado non solo di rappresentare simbolicamente un messaggio complesso, ma di fornire anche informazioni così precise e dettagliate, tra l’altro in forme di vita non complesse come delfini o scimmie, ma particolarmente semplici come gli insetti.

Oltretutto la danza dell’addome rappresenterebbe un notevole passaggio evolutivo non compiuto da tutte le api sociali: pare difatti che altre specie di api indiane, come l’ape nana (Apis florea), compirebbero sì questo tipo di danza, ma unicamente su piani orizzontali, prendendo come unico riferimento la direzione del sole: queste specie difatti creano generalmente piccoli alveari disposti in piano nelle parti più alte degli alberi; il passaggio verso una danza verticale, orientata secondo la gravità, avrebbe segnato un passo evolutivo importantissimo per l’ape europea (Apis mellifera), poiché le avrebbe permesso la creazione di alveari più ampi e protetti.

Tutti questi studi vengono riassunti dal loro artefice in un libro piacevole e di facile lettura, in un linguaggio semplice e immediato, adatto anche ai non addetti ai lavori e che comunica al lettore tutto l’entusiasmo dello scienziato per la scoperta di una delle più sorprendenti forme di linguaggio presenti in natura.