Karl von Frisch (1886-1982) è stato professore di zoologia all’università di Monaco di Baviera ed il suo modello di studio preferito furono le api. Fisiologo sensoriale e neuroetologo, di esse mise in evidenza due comportamenti chiave per lo sviluppo della Scienza: come si orientano nello spazio ed i segreti del loro modo di comunicare. Per questo fu insignito, con Konrad Lorenz e Nikolaas Tinbergen, del premio Nobel per la Medicina e la Fisiologia nel 1973.
Per quanto riguarda il primo argomento, era noto da tempo che le formiche deserticole erano capaci di usare il sole come riferimento orientante; l’aveva scoperto nel 1911 F. Santschi, un medico svizzero che lavorava in Africa. Von Frisch andò oltre, dando per primo la dimostrazione dell’uso del sole come bussola, per scegliere e mantenere una determinata direzione spaziale nelle api. Era il 1950 e bruciò sul filo di lana sia i nostri L. Pardi & F. Papi che G. Kramer, che la evidenziarono indipendentemente nel 1952, rispettivamente per un piccolo crostaceo marino e per gli uccelli.
Possedere una bussola basata sul sole significa avere la possibilità di compensazione oraria del suo moto apparente, per mantenere costante una direzione spaziale per tutto l’arco del dì. L’ape è così capace di tornare all’alveare dopo una esplorazione, non solo attraverso il semplice riconoscimento di particolari del paesaggio opportunamente memorizzati, ma anche utilizzando una vera e propria mappa cognitiva orientata. Vedremo più avanti che il possesso di una bussola solare è un elemento fondamentale del loro modo di comunicare.
Un po’ di biologia dell’ape
Le api sono specie sociali di Insetti Imenotteri, che hanno accompagnato la vita dell’uomo fin dal neolitico, essendo di fatto domesticate. L’uomo costruisce per loro alveari che contengono supporti verticali per sostenere le cellette in cera, dove vengono poste le uova della regina ed allevate le larve, detti favi. Nell’alveare viene ospitata una regina fertile e riproduttiva ed un gran numero delle sue figlie sterili, dette operaie. (Fig 1) La vita di queste ultime dura in media una trentina di giorni ed in questo breve periodo le loro mansioni cambiano con l’età (Fig. 2): prima sono addette alle pulizie, poi alla cura delle larve, quindi alla costruzione delle cellette in cera, alla sorveglianza e difesa dell’alveare e finalmente possono volare all’esterno come “bottinatrici” addette alla raccolta del polline e del nettare dei fiori, base del loro cibo e di tutti quei prodotti che ben conosciamo, a partire dal miele.
Raccogliere polline e nettare può essere per la bottinatrice una cosa facile se l’alveare è posto in mezzo ad un prato fiorito: basta uscire e fare il pieno, riportando il bottino indietro. Ma quasi mai è così semplice… e la bottinatrice deve fare considerevoli esplorazioni dell’intorno, spingendosi anche a distanze di molte centinaia di metri ed anche più. Se trova buoni luoghi dove bottinare, si pone per lei il problema di richiamare le compagne, di “spargere la notizia”, comunicando con sufficiente precisione dove andare a raccogliere con successo e rapidità garantite.
Danze come linguaggio
Von Frisch spese una vita ad osservare il comportamento delle bottinatrici, scrivendo uno dei capitoli più significativi della comunicazione animale. Realizzò infatti che una bottinatrice in rientro all’alveare con una buona notizia, richiamava l’attenzione delle altre bottinatrici esibendosi, in una parte della superficie del favo a loro riservata, in una danza che poteva avere due forme differenti: un andamento circolare oppure ad otto (Fig. 3 a e b). Nel primo caso il contenuto dell’informazione trasmessa è assai semplice, praticamente un invito ad uscire in cerca di una fonte di cibo molto vicina, ben visibile e rintracciabile anche olfattivamente dal profumo di cui la consorella è intrisa. Una specie di attivazione sociale del comportamento di ricerca del cibo.
Con la danza ad otto o scodinzolante, la bottinatrice indica invece una fonte di cibo lontana, dandone sia la distanza che la direzione. Come si osserva nella figura 3b, l’ape disegna sulla superficie verticale del favo un circuito, che comprende una parte rettilinea centrale e due ali ellittiche percorse alternativamente in senso orario ed antiorario. La distanza della fonte di cibo è indicata sia dalla frequenza con cui l’ape compie il suo circuito (più è lenta nel farlo, più la meta è lontana, (Fig. 4), sia dalla velocità con cui percorre il tratto rettilineo centrale, muovendo l’addome (scodinzola) ed emettendo ritmicamente un ronzio. In questo caso più è veloce, più la fonte è lontana.
La direzione in cui volare è invece indicata dall’angolo che il tratto rettilineo centrale forma con la verticale (vettore gravità). Tale angolo è quello che una bottinatrice deve tenere rispetto al sole per dirigersi verso il cibo (Fig. 5) e qui si capisce chiaramente l’importanza che ha in tal caso l’uso di una bussola solare. Infatti man mano che passa il tempo ed il moto apparente del sole procede, un’ape che vuole continuare a dirigersi nello stesso punto, dovrà modificare l’angolo tenuto con il sole, il cui spostamento azimutale (ossia la proiezione della sua posizione sull’orizzonte) è di circa 15°/ora.
Il tratto centrale può essere percorso dal basso verso l’alto o viceversa, indicando se bisogna volare dalla parte del sole o via da esso (Fig. 6). La danza ad otto della figura 2b, ad esempio, indica che bisogna dirigersi direttamente contro sole, essendo la parte scodinzolata percorsa verso l’alto e verticale, ossia ad angolo 0° con la gravità. E quando il sole non è direttamente visibile? In tal caso le api possono rilevarne la posizione in base al piano di polarizzazione della luce, a cui sono del tutto sensibili.
Ma questo tipo di informazioni date dalla bottinatrice alle consorelle, quanto sono attendibili e soprattutto comprensibili? Gli esperimenti riportati nelle figure 7 e 8 possono darci una esauriente idea. Nel test di figura 7, von Frisch allenò una bottinatrice a frequentare un piattino pieno di una soluzione satura di zucchero, posto ad una data distanza. Mentre l’ape tornava all’alveare per richiamare le consorelle, mise altri piattini uguali avanti e dopo quello originale, che tolse. Le api allertate si diressero in gran parte verso i due piattini più prossimi a quello originale. Lo stesso trucco lo usò nell’esperimento di figura 8, ponendo i piattini a ventaglio con differenti angolazioni, ancora una volta ignorate rispetto all’angolo che la bottinatrice mostrava loro.
Un fatto interessante è che le varie sottospecie di ape (Apis mellifica), hanno un differente concetto di lontano e vicino, o meglio dell’energia da spendere per raggiungere la meta. Questo può non sorprendere, visto che, abitando in contesti ambientali differenti, hanno pressioni selettive altrettanto differenti. Le sottospecie di montagna, come ad esempio Apis mellifica carnica, hanno un concetto di lontano più prossimo al nido rispetto a quelle di pianura come Apis mellifica ligustica, passando dalla danza circolare a quella ad otto già intorno ai 30 m, quando le altre lo fanno dopo i 70. La transizione vicino/lontano dà origine a figurazioni della danza relativa di forma intermedia. La figura 9 ci dà un esempio di tale fenomeno, che può avvenire secondo una transizione a ∞ (infinito) oppure a “falce”, tra la circolare e quella ad otto.
I risultati del lavoro di von Frisch sono così stupefacenti che possono lasciare increduli; in effetti furono accolti dalla comunità scientifica con cautela e molte furono le voci dissonanti. Oggi tuttavia sappiamo che aveva visto giusto e che quelle danze erano le parole di un linguaggio finalmente da lui compreso. C’era riuscito con un approccio di tipo evolutivo, comparativo, descrittivo, con esperimenti fatti in natura, applicando così in pieno quelli che sono i metodi dell’Etologia. Il mondo fu obbligato ad accettare che un animale diverso dall’uomo (e per di più un umile insetto) potesse comunicare informazioni in modo simbolico (A. Manning, 1979).
Crediti
Autore: N. Emilio Baldaccini. Già Professore Ordinario di Etologia e di Conservazione delle risorse Zoocenotiche dell’Università di Pisa. Autore di oltre 300 memorie scientifiche su riviste internazionali e nazionali. Svolge attività di divulgazione scientifica. E’ coautore di testi universitari di Etologia, Zoologia Generale e Sistematica, Anatomia Comparata.
