Taccuino delle metamorfosi

Marco Di Domenico

• Editore: Codice Edizioni
• Anno: 2022
• Print ISBN:
  9791254500088
• eBook ISBN:
  9791254500361
• Argomento: Scienze biologiche
• Categoria: Evoluzione

Perché scrivere un libro divulgativo sulle metamorfosi animali? Innanzitutto perché non c'era. Ma il motivo principale nasce da un pensiero di qualche anno fa: se chiedessimo a delle persone di associare un nome all'espressione metamorfosi animale, la stragrande maggioranza citerebbe di getto il bruco e la farfalla. Qualcuno potrebbe spingersi fino al girino e alla rana. La realtà però è ben più complessa, perché la metamorfosi non è affatto un'eccezione nel mondo animale: è la regola. La ritroviamo in buona parte degli insetti e degli invertebrati marini, in schiere di parassiti, in moltissimi pesci e in tutti gli anfibi. Quasi tutti gli animali, insomma, hanno due o più vite, diversissime tra loro per aspetto ed ecologia. Queste pagine sono una raccolta di appunti e disegni più o meno ordinati, in precario equilibrio sulle leggi dell'evoluzione; un (breve) viaggio dalle spugne all'uomo. Percorrendolo, ci si accorge che ciò che vediamo è solo una piccola parte di un mondo invisibile, sconosciuto e meraviglioso. Con 27 illustrazioni in bianco e nero disegnate dall'autore.

Parte IV
Invertebrati terrestri a vita libera

Mattina presto. Il sole non è ancora sorto ma il cielo di fine maggio inizia già a tingersi di rosa. Su uno stagno, uno strano insetto esce dall’acqua nell’aria azzurrina. Si è afferrato saldamente a uno stelo di giunco e lo sta risalendo, lento ma deciso. L’insetto è bruno, coperto di setole e spine e sporco di fango. Non è più lungo di un paio di centimetri. Sul capo spuntano due piccoli occhi conici. L’insetto raggiunge la metà dello stelo e si ferma. Rimane immobile lunghi minuti, mentre il cielo schiarisce. L’insetto si gonfia e sul dorso e sul capo, tra gli occhi, inizia ad apparire una spaccatura. Si intravede qualcosa di giallo che viene fuori, lentamente, tenacemente. La cosa prende forma. È una testa, con due enormi occhi bruni. La testa ora è fuori, seguita dal torace e da quattro foglietti giallognoli, spiegazzati e diafani, che iniziano a distendersi come i petali del papavero quando sboccia. Ora dal corpo dell’insetto bruno uscito dall’acqua non più di dieci minuti prima ne spunta un altro, molto più grande, arancione. Sei lunghe zampe nere si agitano nell’aria. Il nuovo corpo si distende, misteriosamente contenuto in quello vecchio, tre volte più piccolo. Dopo una lunga pausa ha uno scatto all’indietro e all’ingiù; compare l’addome, lunghissimo.

Il nuovo corpo rimane alcuni minuti a testa in giù, immobile, agganciato solo con la punta dell’addome, ancora nascosta, a ciò che rimane dell’insetto bruno. Poi si flette verso l’alto, le zampe nere cercano e afferrano lo stelo di giunco e vi si aggrappano, poco più in alto delle altre zampe, quelle dell’insetto bruno. L’addome arancione si sfila del tutto, inizia a pulsare, si distende e si allunga. I foglietti stropicciati stanno intanto prendendo la forma di quattro grandi ali, lucenti, su cui è disegnata una complicata trama di nervature nere. Alla base hanno una macchia nerastra. La prima luce del sole le fa splendere come vetro. Il nuovo corpo pulsa, si allunga, si ingrandisce, si allontana un poco dal vecchio, che ora è un involucro vuoto, secco, ancora saldamente attaccato allo stelo, un po’ sbilenco. Dallo squarcio sul dorso fuoriescono sottili filamenti bianchi arricciati, le trachee attraverso cui respirava. L’insetto che era uscito dall’acqua non c’è più. Poco più in alto, sullo stelo, quattro ali tremolano alla brezza dell’alba. Quella cosa arancione rimane ancora ferma, attende che il sole la aiuti ad asciugarsi. Deve far presto, deve distendere le ali prima che il calore le asciughi ancora arricciate. E deve poter volare prima che le formiche o un ragno la scoprano, tenera e indifesa, e la divorino. Ancora brillante e morbida, tremola al vento, poi un fremito e vola via, incerta. È nata una libellula. È un maschio, alla base dell’addome, inferiormente, si vede una struttura nera. Ora possiamo anche riconoscere la specie: Libellula fulva. La sua vita durerà forse qualche settimana, ma l’insetto bruno che l’aveva preceduta era sgusciato da un minuscolo uovo nell’anno precedente e aveva vissuto in acqua, mangiando insetti e girini, crescendo e mutando molte volte.

Fino all’ultima muta, quella in cui un ordine interno gli aveva detto di arrampicarsi su quello stelo. L’ultima muta è stata diversa da tutte le altre. La libellula alata impiegherà alcuni giorni a maturare, i suoi colori cambieranno completamente, le ali diventeranno robuste ed elastiche. Sarà un volatore eccezionale, caccerà e mangerà insetti e tornerà all’acqua per riprodursi. Le femmine deporranno minuscole uova e da lì una nuova generazione nascosta di libellule prenderà vita. Finché la successiva primavera, su uno stelo di giunco, si compirà di nuovo il miracolo.

La maschera della libellula

Le libellule (ordine odonati) sono insetti anfibiotici, cioè dalla doppia vita: acquatici i giovani, aericoli e volatori gli adulti. Difficile credere, per le quasi 6.000 specie di libellula ancor più che per gli altri anfibiotici – effimere e perle – a metamorfosi incompleta, che ciò che accade nel passaggio dall’ultimo stadio giovanile a quello adulto non sia una metamorfosi completa: la ninfa della libellula (il nome larva si riferisce agli insetti con una metamorfosi completa) è infatti un insetto acquatico, generalmente bruno ma in alcune specie nerastro o verde, mimetico, spesso sporco di fango e detrito nelle specie che vivono sul fondo. Se ne riconoscono due tipologie differenti: alcune ninfe hanno un aspetto minaccioso e vagamente inquietante, sono robuste, massicce, spesso spinose o pelose, o entrambe le cose; altre invece sono esili e allungate, glabre e prive di spine, dotate, alla fine dell’addome, di tre grandi espansioni a forma di foglia, le lamelle branchiali.

Le due tipologie corrispondono a due diversi sottordini, quello degli anisotteri e quello degli zigotteri. Il primo comprende le potenti libellule dal volo veloce e rumoroso, di grandi o grandissime dimensioni; il secondo invece specie più minute e con volo più lento, dal lungo e sottilissimo addome (in realtà esiste anche un terzo sottordine, quello degli anisozigotteri, costituito da pochissime specie con caratteristiche intermedie, oggi riposizionato in un gruppo più vicino agli anisotteri e comunque più simile a questi ultimi nell’aspetto generale, ali a parte). Negli anisotteri le ali sono diseguali (da qui il nome del gruppo), essendo quelle del secondo paio più grandi, e a riposo vengono tenute aperte; negli zigotteri e negli anisozigotteri, invece, le quattro ali sono sottili e quasi identiche (zigo- in greco significa “giogo, coppia”), spesso peduncolate e, quando l’insetto è posato, si chiudono generalmente una sull’altra, come le pagine di un libro. È proprio dalla parola libello (“piccolo libro”), che forse viene il nome volgare di questi insetti; o forse da libella, diminutivo di libra, per il loro meraviglioso volo librato. Le differenze tra zigotteri e anisotteri non si limitano alle ali e alle dimensioni: negli anisotteri il capo è emisferico, e gli occhi composti sono talmente grandi che ne occupano praticamente tutta la superficie, con l’eccezione di un minuscolo triangolo in cui sono inserite le piccole antenne e tre occhi semplici; quasi sempre i due occhi composti si toccano lungo una linea che va dalla nuca alla fronte. Negli zigotteri il capo è invece a forma di martello, con i due occhi composti laterali e ben distanziati tra loro. Nelle ninfe degli zigotteri le tre lamelle branchiali fungono appunto da branchie: attraversate da una fitta rete di trachee, assicurano lo scambio gassoso con l’acqua; inoltre, molte specie sono capaci di nuotare come pesci, e le lamelle branchiali funzionano perfettamente da pinne caudali. Negli anisotteri invece le branchie mancano, e queste robuste ninfe respirano attraverso il retto, dentro cui pompano acqua. Per spostarsi, procedono espellendo violentemente l’acqua dal retto, come minuscoli sottomarini dotati di motori a propulsione. Insomma, guardando da vicino una grande libellula alata blu, celeste, verde smeraldo, fucsia, arancione brillante o persino nera e gialla, e la sua ninfa acquatica bruna e tre volte più piccola, si fa veramente fatica a comprendere come possano essere lo stesso animale.

Tuttavia, osservando meglio, ci si accorge di qualcosa di ancora più strano: tanto le ninfe quanto gli adulti sono predatori di qualunque cosa abbia le dimensioni adatte e si muova di fronte a loro. Gli adulti cacciano in volo mosche, vespe, api, farfalle, moscerini o afidi; le specie più grandi arrivano a ghermire girini o avannotti sulla superficie dell’acqua, e non disdegnano altre libellule più piccole; le ninfe invece attendono al varco, nascoste sul fondo o tra la vegetazione, altri invertebrati acquatici, girini o pesciolini. Ma come li catturano? Ecco la stranezza. Il labbro inferiore delle ninfe è conformato come un fucile subacqueo, o se volete come un braccio: alla base c’è un pezzo mobile e allungato, il postmento, che a riposo sta ripiegato all’indietro tra le zampe; attraverso un “gomito” il postmento si articola con un pezzo più grande e robusto, a forma di racchetta, più o meno allungato, in genere concavo, il premento. Il premento è dotato di spine, e davanti è composto da due parti mobili, i palpi, anch’essi dotati di spine, di denti e di un grande uncino mobile. A riposo il premento si adagia sul postmento sotto il corpo, in modo da essere invisibile da sopra, e i palpi, chiusi con i denti incastrati uno dentro l’altro, coprono la bocca e parte della faccia della ninfa fin sotto gli occhi, tanto che l’intera struttura è detta anche maschera. Ma, appena una preda si trova a tiro, il postmento scatta in avanti, il gomito si apre, il premento spalanca i suoi palpi e denti e uncini afferrano la preda e la intrappolano; il postmento torna indietro, il gomito si richiude e la preda è tirata verso la bocca, dove robuste mandibole e mascelle la divorano. Il tutto funziona non grazie a muscoli, ma all’azione di una pompa idraulica: la ninfa pompa liquidi nella maschera e questa si drizza come una molla. Il risultato è che la velocità dell’azione è strabiliante: da 0,14 a 0,25 secondi. La preda non fa in tempo ad accorgersi del predatore che già un paio di mandibole e uno di mascelle la stanno divorando. Ebbene, questo prodigio della natura, esclusivo delle ninfe di libellula, sparisce del tutto negli adulti, che sono dotati di un tipico apparato boccale masticatore simile a quello delle cavallette o dei bruchi di farfalla.

Perché il passaggio da un giovane acquatico, che respira attraverso le branchie o il retto e ha una bocca così originale, a un adulto alato e aericolo, di forma, dimensioni, ecologia completamente diverse, non è propriamente una metamorfosi? I motivi sono molti: innanzitutto, manca uno stadio intermedio di pupa, quindi lo sviluppo, nonostante le apparenze, è diretto e non indiretto; dalla ninfa sfarfalla direttamente e rapidamente un adulto, che è già formato prima della muta, tanto che nell’ultima età giovanile è già possibile vederne in trasparenza i colori. Secondo: le ali sono già presenti nella ninfa sotto forma di abbozzi detti pteroteche (i quattro sacchetti visibili sulla parte dorsale del torace), che aumentano di dimensioni muta dopo muta. Terzo: al contrario di ciò che accade negli olometaboli, gli insetti a metamorfosi completa e sviluppo indiretto, non c’è un vero riarrangiamento dei tessuti e degli organi interni, ma un raggiungimento graduale della struttura dell’adulto, muta dopo muta, fino all’ultima. Quello che colpisce nelle libellule è la rapidità con cui, agli occhi di un osservatore, sparisce un animale e ne compare un altro. In mezz’ora un oscuro animaletto bruno esce dall’acqua e cede il posto a un grande insetto colorato che vola via. Ma la metamorfosi è solo apparente, più visiva che effettiva, dovuta al fatto che in un insetto anfibiotico le forze della selezione agiscono indipendentemente sui diversi stadi: quelli acquatici da una parte, quello aericolo dall’altra. I primi devono crescere, mangiare, respirare, difendersi dai predatori in acqua, e sviluppano organi e comportamenti adatti alla bisogna; il secondo deve poter volare per predare altri insetti, disperdersi e colonizzare nuovi ambienti, deve sviluppare colori che servano al riconoscimento tra i sessi, deve accoppiarsi e riprodursi, e la selezione agisce per rendere sempre più efficienti gli strumenti adeguati a questi scopi. Forze selettive così forti e divergenti spiegano le grandi differenze tra giovani e adulti a partire da stadi probabilmente non così differenti tra loro: maschera e branchie da una parte, ali dall’altra. Le libellule sono insetti antichissimi, volavano già 300 milioni di anni fa, prima della comparsa dei dinosauri, e i fossili mostrano che quelle antiche forme erano sostanzialmente identiche a quelle moderne. Segno che il sistema funziona, in acqua come nell’aria.

Rimane ancora un passaggio di cui non si è parlato: l’accoppiamento, che come vedremo è un’altra bizzarria esclusiva delle libellule. Torniamo alla Libellula fulva che avevamo osservato sfarfallare in quella mattina di fine maggio. Sono passati alcuni giorni dalla sua comparsa, e lo stagno in cui viveva da giovane pullula di diverse specie di libellula di ogni colore e dimensione. La nostra è ora di un azzurro-viola scuro e intenso e ha ali robuste, non più lucidissime ma ancora intatte. Essendo un maschio, pattuglia senza sosta e senza quasi mai posarsi un lungo tratto di riva dello stagno, a caccia di farfalle e altri insetti. Ogni tanto si imbatte in un altro maschio della sua specie o di specie diverse, lo insegue scacciandolo e azzuffandosi in aria, con gran rumore di ali che cozzano l’una contro l’altra. I duellanti si allontanano intrecciati e immancabilmente il nostro maschio torna nel suo territorio, volando avanti e indietro incessantemente.

Arriva una femmina. È grande quanto lui, ma arancione, molto simile nel colore al nostro maschio appena nato. Il maschio la punta, sembra volerla scacciare, ma alla zuffa segue invece una strana figura: il maschio ha “catturato” la femmina e i due volano insieme, il primo davanti, la seconda dietro. Ora tiene la femmina per il “collo”, la strozzatura tra il capo e il torace, con la punta del proprio addome, dove ha delle appendici, i cerci, conformati a pinza. La femmina, appesa in questo modo, si lascia trasportare, le zampe ripiegate, il lungo addome all’ingiù. È il cosiddetto tandem. La coppia vola così per un po’, poi il maschio si posa su un ramo di salice a pochi metri dall’acqua e rimane in quella posizione per qualche minuto, tenendo sempre saldamente la femmina, che ora si muove, piega l’addome in avanti e in alto e va a unirlo a quello del maschio, la punta del primo contro la base del secondo, fino a formare un cerchio. È quella che gli inglesi chiamano wheel position (“posizione a ruota”) e noi italiani, più romantici, formazione a cuore, ed è il vero accoppiamento. La femmina ha portato l’apertura genitale, che si trova nel decimo degli undici segmenti addominali, a contatto con gli organi copulatori del maschio, che invece sono sul secondo segmento addominale, quindi subito dietro le zampe. Il pene del maschio è formato da vari pezzi mobili, che si incastrano perfettamente nell’apertura femminile. L’incastro è specie-specifico: se un maschio cattura una femmina di una specie diversa (può accadere) l’incastro non funziona, l’accoppiamento non riesce e il tandem si scioglie. Si dice meccanismo chiave-serratura. La coppia è ferma, l’addome della femmina ripiegato su se stesso pulsa e si contrae. Pacchetti di sperma stanno passando dal maschio alla femmina. Ma c’è un problema. Le libellule sono – che io sappia – gli unici animali in cui i testicoli sono fisicamente lontani dall’organo copulatore. Non esistono dotti che trasportino lo sperma dagli uni all’altro. Il maschio quindi deve, prima di accoppiarsi, ripiegare l’addome in basso e in avanti e portare l’apertura genitale a contatto con il pene. A questo punto i pacchetti di sperma passano dai testicoli al pene, come un fucile da caccia che sia caricato di munizioni. È solo a questo punto che il maschio è pronto a catturare una femmina. Se la femmina è già stata fecondata e non ha ancora deposto le uova, gli uncini del pene sono in grado di eliminare i pacchetti presenti e sostituirli con i propri.

L’accoppiamento dura da pochi secondi a qualche ora, a seconda delle specie. Una volta terminato, il maschio accompagna la femmina all’acqua, in certe specie continuando a tenerla per il collo, in altre lasciandola libera ma scortandola per proteggerla dai predatori e da altri maschi pretendenti che potrebbero rapirla e sostituire lo sperma. L’infedeltà, tra le libellule, è una faccenda complicata. La nostra libellula blu è di quelle che lascia la femmina ma la controlla da vicino. La femmina arancione inizia subito a deporre. Si avvicina alla superficie dell’acqua e con rapidi movimenti della punta dell’addome lascia cadere in acqua le uova. Ne lascia alcune e poi si sposta di qualche metro, continuando l’operazione sempre sotto i vigili occhi composti del maschio. Alla fine ne deporrà qualche centinaio, poi si allontanerà dall’acqua sparendo alla vista, andrà a maturare altre uova e il giorno successivo tornerà all’acqua, pronta a un altro accoppiamento. Il maschio invece tornerà subito a pattugliare il suo territorio, caricherà di nuovo sperma il suo pene e resterà in attesa di nuove prede e di una nuova femmina. Altre specie depongono le uova infilandole negli steli della vegetazione sommersa o nel fango, grazie a una struttura simile a un tubicino tagliente detto spina vulvare. Altre ancora le infilano nella corteccia dei rami degli alberi protesi sull’acqua: quando sgusceranno fuori, nella primavera successiva, le libellule neonate – dette prolarve – cadranno direttamente in acqua, si trasformeranno subito in neanidi prive di abbozzi alari e poi in ninfe con abbozzi piccoli ma già visibili.

Tavola 12. Odonati. Ciclo vitale di una libellula del genere Anax: a. ninfa; b. esuvia; c. adulto neosfarfallato.

Le libellule sono abbastanza longeve. Una ninfa può impiegare anche diversi anni a trasformarsi in adulto, e un adulto può volare per settimane o anche per qualche mese. Solo poche specie, nei climi temperati come il nostro, svernano come adulti, per riprodursi poi nella primavera successiva. E le altre? È ottobre. Nello stagno regna il silenzio. Solo qualche libellula dalle ali opache e strappate continua a volare sull’acqua e sui prati. Si vede ancora qualche tandem. Tra poche settimane questi meravigliosi insetti spariranno. In acqua, sul fondo, nei tessuti delle piante o nel fango, riposano però migliaia di uova che attendono la primavera per schiudere. Alcune piccole ninfe, già sgusciate in autunno o all’inizio dell’estate, attendono che la temperatura risalga e le prede tornino a farsi abbondanti per mangiare, mutare e crescere. Quelle che arriveranno a maggio cercheranno un giunco su cui arrampicarsi per liberare finalmente il grande insetto colorato che nascondono dentro di sé.

Un’esistenza effimera

L’insetto ha un nome che la dice lunga: effimera. L’ordine è quello degli efemerotteri, circa 3.000 specie diffuse in ogni angolo del mondo. Certe caratteristiche dell’ala, l’antichità dei due gruppi e il ciclo vitale avvicinano le effimere alle libellule. Le effimere sono esili e delicate, di piccole o medie dimensioni, lunghe da qualche millimetro a qualche centimetro, in genere poco appariscenti, dal volo lento e debole. Hanno quattro ali, ma il secondo paio (quando è presente) è piccolo o piccolissimo, per cui sembra ne abbiano due. L’addome termina con due o tre lunghe appendici filiformi, simili ai nastri che a volte ornano gli aquiloni: i cerci. Le effimere sono insetti anfibiotici a metamorfosi incompleta, proprio come le libellule e le perle. Frequentano le acque dolci, ferme o correnti, in cui brucano avidamente alghe e piante acquatiche. Alcune specie sono invece carnivore e altre ancora mangiano detrito e sostanza organica morta.

Le ninfe di effimera sono per lo più sensibili all’inquinamento, tanto che sono utilizzate dagli ecologi come indicatori biologici della qualità delle acque correnti. La loro presenza (o assenza) e la loro numerosità danno un’idea del livello di contaminazione di un torrente o di un fiume. Il motivo è semplice: le ninfe di effimera respirano ossigeno disciolto in acqua, che catturano grazie a branchie simili a foglioline poste a due a due sugli uriti, le parti in cui è suddiviso l’addome degli insetti. Le branchie sono attraversate da vasi in cui si diffonde l’ossigeno disciolto, che poi, attraverso una fitta rete di trachee, arriva ai tessuti e alle cellule. Ebbene, questo meccanismo è relativamente poco efficiente. Perché una quantità sufficiente di ossigeno entri nelle trachee attraverso le branchie è infatti necessario che l’acqua ne contenga molto. Gli efemerotteri non hanno emoglobina né altri pigmenti respiratori a cui l’ossigeno si leghi facilmente: lo scambio è passivo, avviene per diffusione. Ne consegue che, se il tasso di ossigeno disciolto è basso, le effimere non riescono a sopravvivere. Ora, la prima e più immediata conseguenza dell’inquinamento delle acque è la perdita di ossigeno. Se c...

Indice dei contenuti

• Copertina
• Frontespizio
• Colophon
• Introduzione
• Nota dell’autore
• Parte I. Invertebrati marini a vita libera
• Parte II. I cordati
• Parte III. I pesci
• Parte IV. Invertebrati terrestri a vita libera
• Parte V. Parassiti
• Parte VI. Gli anfibi: metamorfosi e neotenia
• Conclusioni, L’uomo, una scimmia neotenica
• Ringraziamenti
• Bibliografia essenziale