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il pavone

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Ecco una serie di schede relative ai diversi ecosistemi.

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Il sonar importante per...

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Già sul finire del XVIII secolo il fisiologo Lazzaro Spallanzani, dopo aver condotto alcuni esperimenti - anche di natura fortemente invasiva - sui pipistrelli, ipotizzò che essi impiegassero per orientarsi una sorta di sesto senso. Alla luce di queste considerazioni il chirurgo svizzero Charles Jurine provò a inserire dei tappi nelle orecchie dei chirotteri evidenziando che questi, a seguito di tale operazione, risultavano incapaci di orientarsi al buio. Il sesto senso aveva, allora, a che fare con l'udito? Gli scienziati del periodo, in particolare l'eminente naturalista francese Georges Cuvier, rifiutarono di prendere in considerazione tale ipotesi.

All'inizio del Novecento un ingegnere americano Hiram Stevens Maxim ipotizzò che i pipistrelli si orientassero sulla base della riflessione, in pratica un'ecolocazione, di onde a bassa frequenza prodotte dai battiti delle ali, raccolte da recettori tattili (tangocettori) localizzati sulle ali e sul muso. Negli anni '30 Donald Griffin - lo studioso che sarebbe diventato il padre dell'etologia cognitiva - ipotizzò che i pipistrelli utilizzassero un'onda sonica ad altissima frequenza e si orientassero ascoltando i loro echi.

La possibilità di registrare gli ultrasuoni emessi dai pipistrelli e di renderli udibili, ascoltandone la registrazione a velocità più bassa, consentì negli anni successivi di confermare tale ipotesi. Si scoprì così che i recettori non erano tattili ma riconducibili all'udito. Attualmente si sono raggiunti un gran numero di riscontri sulle capacità del biosonar dei microchirotteri. Si sa, per esempio, che l'immagine acustica che il pipistrello si fa attraverso questa metodica di rilevamento è estremamente nitida, particolareggiata e ad alta definizione. Questo consente al pipistrello di riconoscere la preda durante la caccia, differenziando falene che un essere umano non saprebbe distinguere con la vista.

È incredibile scoprire che il biosonar dei pipistrelli era già in uso 50 milioni di anni fa, come dimostrano le testimonianze fossili. I microchirotteri emettono segnali a diversa frequenza ultrasonica, dai 30 kHz della prima armonica ai 120 kHz della quarta, questo gli consente di ottenere un'ottima risoluzione dell'immagine. Le informazioni che il pipistrello ricerca riguardano in particolare due elementi: i) la presenza di ostacoli e la grandezza e la posizione di questi, per poter orientare correttamente il proprio volo; ii) il movimento di una potenziale preda rispetto al volo del pipistrello e in particolare la distanza, la posizione, la velocità di avvicinamento.

Per comprendere la distanza sarà sufficiente al pipistrello valutare l'intervallo di tempo trascorso tra l'emissione dell'onda ultrasonica e il ritorno dell'eco, mentre per ricevere informazioni sulla grandezza dell'oggetto basterà analizzare la sonorità dell'eco. Per capire la posizione rispetto al volo del pipistrello sarà sufficiente valutare la differenza d'intensità dell'eco nei due orecchi, mentre per capire il livello di avvicinamento si utilizzerà l'effetto Doppler, giacché la frequenza di un suono aumenta quanto più ci si avvicina all'emittente, per cui basterà valutare la differenza di frequenza tra l'onda emessa e quella ricevuta a eco per comprendere la velocità di avvicinamento.

I versi emessi dal pipistrello provengono, come nel caso degli altri mammiferi, dal laringe, passando per la bocca o per il naso a seconda della specie. Il pipistrello focalizza, a mo' di torcia, l'onda sonora di fronte a sé, illuminando un ventaglio di mondo attraverso scatti successivi, come fotogrammi, intervallati tra loro. Quanto più il pipistrello si avvicina alla fonte dell'eco, tanto più brevi saranno gli intervalli di tempo di ogni istantanea scattata dal biosonar, al fine di rilevare con sempre maggiore precisione gli spostamenti della preda.

Secondo gli studiosi dei chirotteri la precisione del biosonar consente a questi animali di raggiungere una percentuale di successo predatorio che supera abbondantemente il 50%. La portata di tale attività di cattura è particolarmente alta: si calcola che un pipistrello sia in grado di mangiare 500 insetti all'ora. Ovviamente il biosonar rappresenta lo strumento di rilevamento più importante, anche se non è l'unico che consente il foraggiamento predatorio dei microchirotteri. L'udito sopraffino di questi animali permette loro anche di udire i rumori emessi dalle potenziali prede anche solo durante lo spostamento.

I pipistrelli inoltre sono dei veri e propri acrobati del volo, capaci di catturare la preda con giravolte improvvise e capriole, il tutto utilizzando una frequenza respiratoria che rasenta il parossisma per mantenere attivo il suo sistema di rilevamento, come testimonia la specie ferro di cavallo maggiore (Rhinolophus ferrumequinum) capace di adeguare la frequenza sonica via via che si avvicina al bersaglio.

Come si è detto la sonorità del verso di un pipistrello è molto alta, anche se noi non la possiamo udire, e molti insetti hanno evoluto strategie difensive fatte di voli con traiettorie irregolari o con improvvise cadute verso il basso, com'è il caso del neurottero Crysoperla, o ancora con emissioni di suoni ad alta frequenza proprio per confondere il pipistrello in fase di rilevamento. Si tratta di duelli sonori a noi totalmente preclusi.

Oggi sappiamo che i delfini sono in grado di fare finissimi monitoraggi dell'ambiente circostante, realizzando discriminazioni che consentono loro di identificare con estrema precisione gli oggetti, senza utilizzare la vista o il tatto. Fu il biologo Arthur McBride che, a partire dagli anni '40, prospettò la possibile presenza di un biosonar nei delfini, osservando la capacità del tursiope (Tursiops truncatus) di evitare le reti e di riconoscere gli oggetti. Gli ultrasuoni emessi dal delfino non derivano dal laringe bensì dall'apparato nasale attraverso un meccanismo che consente di aumentare la pressione endonasale. Per risolvere il problema dell'impedenza acustica, già accennato parlando di udito, nei delfini si è evoluta una struttura rotondeggiante posta a livello frontale, definita per l'appunto "melone" e costituita da tessuto adiposo. Il melone proprio in virtù della sua costituzione è pertanto il dispositivo che consente di trasmettere l'onda acustica endonasale al mezzo liquido fungendo così da adattatore di impedenza. È altresì interessante notare che il melone presenta porzioni differenti, ciascuna in grado di trasmettere il suono a una velocità ben precisa: questo ha la funzione di far convergere il fascio sonar sui punti prestabiliti, esattamente come le foglie nasali del pipistrello, con l'effetto di focalizzare su ciò che si vuole mettere in evidenza. Il melone può pertanto essere considerato una sorta di lente acustica, in grado di convergere e concentrare il fascio ultrasonico esattamente come una lente ordinaria lo fa con la luce.

Il suono emesso dal delfino è, come nel caso dei pipistrelli, molto potente, e varia in intensità dai 170 dB ai 220 dB a seconda del luogo in cui viene emesso. In un acquario ovviamente la potenza e più ridotta perché le superfici della vasca riflettono i suoni, mentre in mare aperto il delfino commisura l'intensità al livello di rumorosità dell'ambiente specifico. I segnali sonar dei delfini vengono definiti click e possono essere rilevati dagli studiosi medianti appositi idrofoni. Come nel caso dei pipistrelli, le distanze vengono valutate attraverso la valutazione dell'intervallo tra emissione dell'onda ultrasonica e rilevamento dell'eco di ritorno. Quanto più vicino è il bersaglio, tanto più immediata sarà l'eco, cosicché avvicinandosi al target il delfino, esattamente come il pipistrello, accresce la frequenza di emissione dei click. Ma come rileva l'eco di ritorno il delfino, ossia che strategia funzionale ha adottato, considerando le particolarità del mezzo acquatico? Gli studi hanno appurato che il suono di ritorno venga percepito attraverso la mascella, che insolitamente sottile in questo animale verrebbe posta in vibrazione dall'onda acustica trasmessa dalla acqua, per poi passare agli organi appositamente ricettivi posti nell'orecchio interno.

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La "magia" del sonar: ecco come funziona in pipistrelli e delfini

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Già sul finire del XVIII secolo il fisiologo Lazzaro Spallanzani, dopo aver condotto alcuni esperimenti - anche di natura fortemente invasiva - sui pipistrelli, ipotizzò che essi impiegassero per orientarsi una sorta di sesto senso.

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