05 - Fisiologia

Ecolocalizzazione

I Chirotteri hanno evoluto un’etologia che li vede attivi principalmente di notte, pur essendo presenti abitudini di attività diurna più o meno spiccata in base alla specie. Diversi sono gli adattamenti che hanno permesso loro di orientarsi in modo impeccabile anche in totale assenza di luce. Sebbene non si possano considerare cechi, com’è opinione comune, i pipistrelli hanno una ridotta efficienza visiva in termini di qualità delle immagini, in quanto la retina presenta quasi esclusivamente recettori sensoriali del tipo “bastoncelli”, specializzati dunque nella visione in scarsa luminosità a scapito della nitidezza. Essi hanno evoluto un sistema molto più efficiente che gli consente di percepire l’ambiente esterno anche in totale assenza di fonti luminose. Fu proprio il naturalista Lazzaro Spallanzani, già qualche secolo fa, a condurre vari esperimenti sui pipistrelli per capire appunto come essi potessero orientarsi nel buio. Egli infatti utilizzando della cera calda privò dapprima alcuni esemplari dell’uso degli occhi ma riscontrando che gli stessi riuscirono ad aggirare gli ostacoli, li privo dell’uso delle orecchie, così riscontrò gravi disagi nell’orientamento. Egli a quel tempo non ne capì il motivo ma solo un secolo dopo alcuni scienziati scoprirono che i pipistrelli si orientano tramite ultrasuoni emessi dalla bocca e ricaptati dalle orecchie.

In seguito studi più approfonditi hanno definito la classificazione in diverse famiglie a seconda dell’organo coinvolto nell’ecolocalizzazione. L’emissione delle onde sonore sono generate dalla cavità orale nel caso dei Vespertilionidi (ad eccezione dei genere Barbastella e Plecotus che li emettono sia dalla bocca che dal naso) o dalla foglia nasale attraverso le narici nei Rhinolofidi. Nonostante possiedano dei fotorecettori abbastanza specializzati per la visione notturna, i pipistrelli preferiscono utilizzare il sistema di ecolocalizzazione anche in ambienti aperti poiché è risultato un’ottima tattica di caccia.

L’ecolocalizzazione non è una funzione acquisita evolutivamente a scopo di caccia notturna se pensiamo che i rapaci notturni e nei chirotteri che volano solo all’aperto non si orientano con gli ultrasuoni, piuttosto è un’evoluzione legata alla troglofilia che vede anche rappresentanti dell’avifauna dalle abitudini cavernicoli, orientarsi tramite l’ecolocalizzazione.Le emissioni sonore non sono utilizzate esclusivamente ai fini della caccia ma hanno un’importante funzione sociale, sia di comunicazione intrasecifica tra adulti o tra madre e figlio ma anche nella comunicazione tra diverse specie. Questi ultrasuoni rientrano in un range di 20-110 kHz ma variano in modo specie specifico sicchè viene utilizzato il batdetector come strumento base di riconoscimento. Ma come funziona tale meccanismo?

Normalmente ogni chirottero esplora l’ambiente circostante emettendo onde a frequenza e sequenza continuamente variabile nel tempo. In questo modo i pipistrelli riescono ad ottenere due cose fondamentali: una scansione perfetta del sito in cui si trovano e l’eventuale presenza di soggetti in movimento, quali ad esempio possibili prede. Di norma gli ambienti che fungono da dimora abituale vengono esplorati la prima volta per poi essere memorizzati evitando di attuare di volta in volta l’ecolocalizzazione per non sprecare energie. Questa è la spiegazione del fatto che spesso un elemento nuovo in grotta, quale può essere uno speleologo, potrebbe essere involontariamente “investito” dai pipistrelli presenti che non prevedevano la presenza di questa figura estranea.

Tornando alla tecnica di predazione, i chirotteri possono percepire, in base all’intervallo di tempo tra emissione dell’ultrasuono ed il suo eco di ritorno, dopo aver colpito l’ostacolo, se la preda è più o meno distante ( a tal proposito aumentano la frequenza man mano che vi si avvicinano). A questo fanno eccezione i Rinolofidi che emettono ultrasuoni di frequenza costante e lunghi nel tempo tanto d potersi sovrapporre all’eco di ritorno. I rinolofidi hanno un modello di eco localizzazione più complesso che prevede emissioni di frequenze accuratamente modulate in modo da consentire la percezione dell’eco di ritorno. Sebbene rispetto ai vespertilionidi il loro sistema risulta meno preciso per valutare le distanze, è tuttavia più sensibile ai piccoli movimenti delle prede e a discernere ostacoli quasi impercettibili come fili metallici di soli 0,05 mm di diametro.

Termoregolarizzazione

I chirotteri sono vertebrati omeotermi pertanto regolano la loro temperatura corporea cercando di mantenerla inalterata in funzione della variazione di quella esterna. Quando la temperatura ambientale si abbassa alcuni mammiferi tra cui i chirotteri, invece di aumentare il proprio metabolismo per riscaldarsi, subiscono particolari cambiamenti fisiologici in un processo chiamato ibernazione. In questa fase tutte le attività vitali come la frequenza respirazione e il battito cardiaco, vengono ridotti al minimo così come tutto il metabolismo in genere. Entrano quindi in una fase di vita inattiva che gli permette di soddisfare le ridotte richieste metaboliche attraverso il consumo di un particolare tessuto adiposo di riserva detto grasso bruno, accumulato nel periodo di vita attiva e collocato sul dorso tra le scapole. Lo stato di veglia dei chirotteri si presenta al di sopra dei 28 gradi, dove la temperatura corporea oscilla normalmente tra 35 e 40 gradi in relazione alle escursioni termiche giornaliere,

Tra i 10 e i 28 gradi vi è una lieve condizione di letargia nella quale i riflessi diminuiscono ma l’animale è in grado di attuare movimenti di difesa. Lo stato di letargo profondo ha inizio quando le temperature scendono al di sotto di 10 gradi. In queste condizioni i pipistrelli aprono gli occhi ed attuano piccoli movimenti solo in risposta a stimoli diretti. Se le temperature si abbassano ulteriormente scendendo al di sotto di zero gradi i chirotteri vanno incontro a uno stato di rigidità nel quale si assiste a un letargo profondo caratterizzato dall’assenza dei riflessi e durante il quale l’animale non apre gli occhi.

Quando la temperatura scende sotto i zero gradi, la temperatura metabolica dell’animale può tuttavia aumentare in una sorta di compensazione che potrebbe determinare il risveglio e l’eventuale tentativo di raggiungere un sito più temperato. Il limite di compatibilità con la vita non è comunque inferiore ai -5 gradi, al di sotto del quale subentra la morte per congelamento. Non di rado, entrando in grotta nei mesi invernali, ci può capitare di trovare qualche esemplare in attività. Il letargo invernale potrebbe essere interrotto in determinate condizioni e il pipistrello può spostarsi da un rifugio all’altro. Il risparmio energetico viene in parte raggiunto anche al di fuori del vero e proprio letargo, durante la fase di torpore giornaliero.

Il particolare volo dei pipistrelli caratterizzato da continui e repentini cambi di direzione, determina un’alta produzione di energia che si traduce in calore. Poiché essi non eliminano liquidi attraverso il sudore, il patagio ampiamente irrorato di vasi sanguigni permette una dispersione della temperatura corporea. Il continuo apporto di sangue necessita la presenza di un cuore più grande in rapporto alle dimensioni. Questo permette una resa più efficiente di apporto di ossigeno ai tessuti muscolari. Inoltre come conseguenza di un’ossigenazione dei tessuti più rapida ed efficiente vi è anche un aumento dei prodotti di scarto quali la CO2. Ecco quindi che oltre alla normale espulsione attraverso i polmoni, si è evoluta l’ulteriore perdita di una percentuale di CO2 attraverso la cute dello stesso patagio.