L’orientamento delle farfalle monarca, che compiono migrazioni di migliaia di chilometri, è stato oggetto di molte speculazioni. Un team di scienziati ha ora scoperto che volano senza una mappa, affidandosi ai geni e a riferimenti geografici per trovare la giusta rotta.
Pesano meno di un grammo e hanno ali fragili come i petali di un fiore. Eppure compiono una delle più lunghe migrazioni che si possano osservare nel regno animale. Sono le farfalle monarca (Danaus plexippus), lepidotteri ninfalidi della sottofamiglia Danainae distribuiti in buona parte dell’America, dal Canada al Rio delle Amazzoni. Ogni autunno, le popolazioni più nordiche, che vivono negli Stati Uniti e nel Canada meridionale, percorrono fino a 4000 chilometri per raggiungere il Messico, il loro principale luogo di svernamento.
La migrazione autunnale delle farfalle monarca: quelle che vivono a ovest delle Montagne Rocciose svernano nelle foreste della costa californiana vicino a Santa Cruz, mentre quelle del Canada meridionale e degli Stati Uniti centrali e orientali si dirigono verso il Messico (a sinistra, la metamorfosi) (Immagine: http://www.stpauls.it/gio/1125gi/obiettivonatura.html).
Non sono solo le loro piccole dimensioni a rendere straordinaria questa impresa. A differenza di altri animali, che possono apprendere le rotte migratorie dai genitori o da altri esemplari della stessa specie, le monarca riescono a trovare i siti di svernamento senza che qualcuno abbia mostrato loro la strada.
Si tratta infatti di un viaggio di sola andata, perché nessuna sopravvivrà abbastanza per tornare indietro, a primavera. Saranno solo le tre o quattro successive generazioni, prodotte dagli individui svernanti, a rivedere i territori da cui le loro bisnonne (o trisavole) erano partite: dagli Stati Uniti al Canada, le nuove generazioni si espandono progressivamente verso nord. Con l'arrivo dei primi freddi, tutte le farfalle sopravvissute intraprendono il lungo pellegrinaggio verso sud-ovest, per trascorrere l’inverno nei remoti boschi messicani, che non hanno mai visto prima. Qui, in alcune aree di pochi ettari, a 3000 metri di altezza, si danno appuntamento milioni di esemplari, così ammassati da piegare i rami degli alberi a cui si aggrappano.
La Riserva della biosfera delle farfalle monarca, un’area di 200 km quadrati situata in gran parte nello stato messicano di Michoacán, nel 2008 è stata inserita tra i patrimoni dell’umanità dell’UNESCO. Solo alcune aree della Riserva sono aperte al pubblico.
Il mistero della migrazione
Sono state avanzate diverse ipotesi per capire cosa guidi questa migrazione trans-generazionale, e quali sistemi di orientamento consentano di trovare la giusta strada. A partire dal 1952, migliaia di esemplari sono stati catturati e marcati ogni anno per monitorarne gli spostamenti e ricostruire le rotte migratorie. Un individuo, per esempio, è stato in grado di coprire in volo 2112 km in soli 46 giorni.
Viste le enormi distanze percorse, sembrava probabile che le monarca utilizzazzero una qualche sorta di bussola, come fanno i piccioni e le tartarughe marine. Un recente studio, però, pubblicato sui Proceedings of the National Academy of Sciences e condotto da un team internazionale di ricercatori provenienti dal Canada, dalla Germania e dalla Danimarca, ha dimostrato che questi insetti non usano né bussola né mappa. L’analisi dei dati raccolti in oltre 50 anni, suggerisce infatti che il loro orientamento innato sia basato piuttosto sui principali punti di riferimento geografici, come le coste, le Montagne Rocciose e gli Appalachi.
Un adulto di Danaus plexippus, la farfalla monarca (Immagine: Wikimedia Commons)
Gli scienziati hanno creduto a lungo che queste farfalle fossero dei “navigatori veri”. Ma per essere un navigatore vero, è necessario disporre di una mappa cognitiva (una rappresentazione mentale della disposizione di luoghi e punti di riferimento) e di una o più bussole (solare, stellare, o magnetica). “Da tempo si pensa che la monarca utilizzi segnali esterni, per esempio il sole e il campo magnetico, come una bussola interna in grado di indicarle la propria latitudine. Ma avere una mappa interna richiede la conoscenza sia della latitudine sia della longitudine”, spiega il Prof. Ryan Norris, del Dipartimento di Biologia Integrativa dell’Università di Guelph, in Ontario.
La navigazione vera, che è la forma più complessa di navigazione, prevede quindi che l’animale possa calcolare in qualunque momento la propria posizione nella mappa cognitiva in base a riferimenti locali o a parametri fisici o chimici ambientali. Una volta stabilita la direzione della sua meta, vi si dirige con l'aiuto di una o più bussole.
Farfalle fuori rotta
Per mettere alla prova la capacità di calcolare la longitudine e quindi l’esistenza di una mappa interna, i ricercatori hanno ideato un esperimento classico e un po’ sadico, mirato a far perdere l’orientamento agli esemplari in migrazione. Dopo aver esaminato gli schemi di volo delle farfalle in un apposito imbuto presso il campus dell’Università di Guelph, che si trova nel Canada sud-orientale, hanno trasferito e testato gli stessi esemplari a Calgary, nella parte meridionale dell’Alberta, una provincia del Canada occidentale.
“Le monarca che abbiamo testato a Guelph hanno volato verso sud-ovest, nella direzione generale del Messico. Quando le abbiamo trasferite a Calgary, volavano nella stessa direzione, come se fossero in Ontario, suggerendo che esse non sapevano che la loro longitudine fosse cambiata di 2500 km”, hanno detto i ricercatori. In altre parole, l’orientamento delle monarca sembra essere geneticamente determinato. Poiché l'informazione genetica, in questo caso, fornisce la direzione, il verso e la lunghezza del viaggio, può essere espressa tramite un vettore: si parla infatti di “navigazione vettoriale”.
Ma resta un altro mistero: come fanno a individuare i luoghi esatti di svernamento in Messico? Gli autori dello studio sospettano che, al pari di alcuni altri animali migratori, come gli uccelli marini e i piccioni viaggiatori, siano guidate alla destinazione finale dall’olfatto. Questa ipotesi, tutta da testare, sembra avvalorata dal recente sequenziamento del loro genoma, che ha rivelato ampie porzioni dedicate alla codifica di recettori olfattivi.
Monarca senza regno
Mentre alcuni studiosi cercano di carpire i segreti dell’orientamento nelle monarca, altri ricercatori denunciano la loro progressiva rarefazione. Quest’anno, il numero di esemplari che ha raggiunto il Messico è stato il più basso degli ultimi 20 anni. Il censimento annuale – che vista l’impossibilità di una conta diretta si basa sulle dimensioni delle colonie svernanti - ha rivelato che la superficie forestale occupata dalle farfalle si è ridotta del 59% rispetto al 2011. “Come molte specie di insetti, le popolazioni di monarca attraversano periodi di alti e bassi - ultimamente però sono soprattutto bassi, e questo ci preoccupa”, ha affermato Omar Vidal, direttore del WWF - Messico, che ha preso parte al rilevamento.
Grafico della superficie (in ettari) occupata dalle monarca nei loro siti di svernamento in Messico, dal 1993 al 2011. Nel ’97 si è registrato un picco massimo di 18 ettari, ridotti ad appena 1,92 nel 2009. L’aumento della superficie a 2,89 ettari, l’anno successivo, ha fatto ben sperare, ma nel 2012 si è avuto un nuovo record negativo: appena 1,19 ettari, il valore più basso degli ultimi 20 anni (Fonte: http://www.greenreport.it)
Tra i responsabili di questo declino ci sono con ogni probabilità i cambiamenti climatici. Il caldo record della scorsa primavera ha anticipato l’arrivo delle farfalle e alterato il loro ciclo riproduttivo. Le alte temperature e la siccità hanno ridotto la produzione di nettare delle Asclepiadaceae, una famiglia di piante che rappresenta la principale fonte di rifornimento. Come conseguenza, gli adulti indeboliti hanno deposto meno uova, e molte si sono seccate per le condizioni climatiche estreme. Temperature superiori ai 35 gradi, inoltre, possono essere letali per le larve.
Ma una minaccia umana più diretta incombe su queste creature: l’aumento esponenziale dei terreni agricoli americani coltivati a soia e mais geneticamente modificati per resistere agli erbicidi. Le Asclepiadaceae crescevano abbondanti ai margini degli sterminati campi coltivati: un buffet a cielo aperto esteso per milioni di ettari. La diffusione delle colture resistenti agli erbicidi (dal 2007 a oggi hanno occupato altri 25 milioni di ettari) ha eliminato queste piante, privando le farfalle e le loro larve (che si nutrono delle foglie) del proprio nutrimento.
Un bruco di monarca su Asclepias tuberosa. Queste piante forniscono nettare agli adulti e foglie alle larve, ma sono minacciate dall'aumento delle colture di mais e soia GM resistenti agli erbicidi (Immagine: Wikimedia Commons)
Lo spettacolo unico delle monarca svernanti attira ogni anno migliaia di visitatori in Messico, il cui governo negli ultimi anni ha compiuto notevoli sforzi per contrastare la deforestazione dei siti di svernamento e garantire a questi splendidi insetti un’adeguata protezione. Ma i danni al turismo sono ben poca cosa rispetto alle implicazioni ecologiche di un crollo della loro popolazione. Le farfalle sono ottimi indicatori della salute di un ecosistema: la loro scomparsa non è mai isolata, ma si accompagna sempre a quella di molti altri insetti e dei loro predatori.
Per saperne di più...
Enzo Moretto è un appassionato entomologo che a ridosso dei Colli Euganei, in provincia di Padova, ha fondato la prima casa delle farfalle italiana, la Butterfly Arc, e il primo grande insettario, il museo Esapolis. Nel 2012 ha organizzato una spedizione in Messico per approfondire la conoscenza dei luoghi di svernamento della farfalla monarca, insieme ai biologi Lisa Camerin, Marco Gherlenda e Michael Boppré, professore di ecologia presso l'università di scienze forestali di Friburgo, in Germania, e uno dei massimi esperti del settore. Da quella esperienza è nato il documentario In volo con la farfalla monarca, prodotto in collaborazione con RAI 3 Geo&Geo, e l'omonimo libro.
Una versione ridotta del documentario In volo con la farfalla monarca realizzato da Enzo Moretto e Olivella Foresta e andato in onda a Geo&Geo.