Nei cieli bui di tutto il mondo, si svolge una battaglia notturna tra i pipistrelli e gli insetti notturni di cui si nutrono. Si potrebbe pensare che i pipistrelli, equipaggiati come sono con l’ecolocalizzazione, in cui navigano usando il suono, non abbiano problemi a ingoiare gli insetti apparentemente sprovveduti che vedi sbattere contro le tue finestre dopo il tramonto.

Ma i pipistrelli hanno evoluto la loro sensibilità ultrasonica 65 milioni di anni fa. Questo è un tempo più che sufficiente per la selezione naturale per entrare in gioco a favore degli insetti, portando ad una serie di difese evolutive che sono particolarmente prevalenti e diverse tra le falene.

I pipistrelli hanno risposto a questi adattamenti in quello che è diventato un corsa agli armamenti coevolutiva tra predatore e preda. Alcuni hanno spostato la frequenza dei loro richiami su parti dello spettro a cui una falena non è sensibile. Altri hanno diminuito l’ampiezza dei loro richiami – essenzialmente “sussurrando” mentre cacciano in modo da non allertare la falena di un attacco imminente.

La nostra recente ricerca ha fatto luce su una tecnica particolarmente insolita che le falene della seta hanno evoluto per uscire indenni da un attacco di pipistrelli: l’uso di esche acustiche. Distribuite sulle loro punte delle ali, queste esche allontanano i pipistrelli dall’odore – o meglio dal suono – del corpo delle falene, aiutandole a sopravvivere alla maggior parte dei loro incontri.

Azione evasiva

La maggior parte delle falene sono notturne, il che significa che riposano durante il giorno e sono attive di notte. Questo le aiuta a sfuggire all’attenzione degli uccelli, ma non dei pipistrelli con cui condividono il cielo notturno.

Così, le falene hanno dovuto sviluppare un arsenale difensivo unico contro i loro assalitori dell’ombra. Molte falene si sono evolute l’udito sensibile agli ultrasuoni, permettendo loro di rilevare un pipistrello che si avvicina e di intraprendere un’azione evasiva. Altri hanno sviluppato la capacità di produrre clic ultrasonici propri, avvertendo un pipistrello della loro unpalatability – o anche disturbare il sonar del pipistrello in modo che non possano cacciare efficacemente.

Molte falene hanno anche evoluto difese passive che le proteggono anche se non sono consapevoli dei pipistrelli vicini. Una di queste difese è il mimetismo acustico. Il nostro laboratorio ha dimostrato che squame del torace, sulla parte centrale bulbosa del corpo di una falena, sono incredibilmente buoni assorbitori di suono. Ciò significa che le chiamate ultrasoniche dei pipistrelli restituiscono meno eco dal corpo della falena, permettendo all’insetto di scomparire silenziosamente nel cielo notturno.

Più recentemente, abbiamo dimostrato che le scaglie di ali di falene forniscono un beneficio protettivo equivalente, con le squame individuali che vibrano a diverse frequenze utilizzate dai pipistrelli da caccia, dissipando l’energia sonora utilizzata nell’ecolocalizzazione. Questa scoperta ha qualificato le ali delle falene come il primo fenomeno naturale conosciuto metamateriale acustico, dove le subunità interagenti creano proprietà acustiche che superano la somma delle loro parti.

Un’ala e una preghiera

Altre falene adottano un approccio diverso, amplificando piuttosto che assordando l’eco che risuona dalle loro ali. Queste falene non hanno un desiderio di morte; stanno lanciando delle esche acustiche per far sì che i pipistrelli prendano di mira le loro estremità alari piuttosto che i loro corpi più vulnerabili.

Le esche acustiche sono state precedentemente identificate sul code delle ali posteriori di alcune falene della seta, che terminano in una struttura contorta che produce forti echi quando viene colpita con gli ultrasuoni. Deviando l’attacco di un pipistrello verso le ali posteriori, gli studi hanno dimostrato che queste falene possono sopravvivere circa il 70% degli attacchi di pipistrelli.

Il nostro studio recente ha osservato le estremità alari curiosamente increspate e piegate sulle ali anteriori delle falene della seta. Abbiamo postulato che queste strutture potrebbero servire la stessa funzione protettiva delle ali posteriori allungate identificate in altre falene della seta.

Le esche acustiche sono generate sulla punta delle ali per schivare gli attacchi dei pipistrelli. Thomas R Neil, Autore fornito

Per verificarlo, abbiamo usato un’innovativa tomografia acustica per mappare le regioni del corpo e delle ali di una falena che producono gli echi più forti. Abbiamo colpito degli esemplari di falena con gli ultrasuoni e abbiamo registrato gli echi, proprio come un pipistrello individuerebbe la sua preda usando l’ecolocalizzazione.

Facendo questo da migliaia di angoli diversi, abbiamo creato un’immagine di una falena usando il suono. Questo ha rivelato esattamente quali parti di una falena producono forti echi e quali parti producono echi più deboli.

Abbiamo testato nove specie di falene con diverse strutture delle ali anteriori, scoprendo che nelle falene dalla forma più elaborata, la punta dell’ala produceva costantemente echi più forti del corpo, con una differenza di forza dell’eco fino a dieci decibel.

Successivamente, abbiamo voluto esplorare la topologia di queste estremità alari per capire come vengono creati questi forti echi. Usando un microscopio a scansione superficiale, abbiamo identificato due tipi di cosiddetti “retroriflettori acustici” – strutture che sono modellate in modo tale da rimandare sempre il suono alla sua fonte, indipendentemente dall’angolo in cui il suono ha colpito.

Abbiamo trovato due diversi tipi di retroriflettori sulle punte delle ali delle falene della seta. Fonte: Thomas R Neil, Autore fornito

I catadiottri funzionano riflettendo il suono alla sua fonte attraverso riflessioni multiple al loro interno. È un meccanismo complesso che rivela la straordinaria funzionalità di esca che si è evoluta nelle ali delle falene per allontanare i pipistrelli che attaccano.

La scoperta delle esche acustiche aiuta a fare più luce sulla corsa agli armamenti notturna tra pipistrelli e falene. Resta da vedere se i pipistrelli saranno in grado di contrastare questi adattamenti ingannevoli con armi potenziate.

Marc Holderied, professore di biologia sensoriale, Università di Bristol e Thomas R Neil, Associato di ricerca post-dottorato, Scuola di Scienze Biologiche, Università di Bristol

Questo articolo è ripubblicato da La conversazione sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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