La ricerca approfondisce la comprensione di come le specie amanti del nettare interagiscono con l’ambiente e prosperano
Sebbene il nettare sia una fonte primaria di energia per colibrì e api, due specie nettarivore ben note, non è facile da maneggiare. La sua viscosità può variare notevolmente a seconda della concentrazione di zucchero, che a sua volta può variare tra le diverse specie di piante e persino tra i singoli fiori. Per far fronte a questa variabilità, i nettarivori hanno sviluppato meccanismi sofisticati per catturare efficacemente il nettare. Ad esempio, le lingue dei colibrì e delle api sono costituite da strutture piccole e flessibili, con dimensioni notevolmente inferiori rispetto alla lunghezza dei capillari. Le lingue dei colibrì sono lunghe e sottili e si dividono all’estremità, formando due tubi aperti che possono aspirare rapidamente il liquido grazie alla forza dei capillari. Le lingue delle api, invece, sono ricoperte da minuscoli peli che si aprono quando vengono immersi nel nettare, come le setole di un pennello, il che consente loro di catturare questa sostanza in modo efficiente. «È interessante notare che le misurazioni in vivo hanno dimostrato l’esistenza di una concentrazione ottimale di zucchero per i nettari che massimizza il tasso di assunzione di energia da parte dei nettarivori, ovvero le calorie massime ingerite per unità di tempo», osserva Fabian Brau, coordinatore del progetto BioCapSoft, finanziato dall’UE. «Questo valore ottimale varia tra api e colibrì e persino tra le diverse specie di api. Pertanto, i fiori che producono nettare con una concentrazione di zuccheri vicina a questo valore ottimale sono i migliori per queste creature.»
Catturare fenomeni intricati di trasporto dei fluidi
Tuttavia, queste strategie di nettarizzazione dei nettarivori sono difficili da osservare direttamente: la nettarizzazione avviene spesso in pochi secondi e coinvolge strutture e forze microscopiche. «Il nostro obiettivo principale è stato quello di comprendere meglio i meccanismi fisico-chimici che permettono ai nettarivori di catturare efficacemente i fluidi viscosi grazie alle loro lingue morbide gerarchicamente strutturate», osserva Emmanuel Siéfert, membro del progetto che ha ricevuto un finanziamento dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie. Il borsista del programma Marie-Curie ha condotto semplici esperimenti per comprendere la fisica principale di queste creature. I modelli e gli esperimenti proposti sono stati fondamentali per scoprire fenomeni precedentemente non documentati. «Ad esempio, abbiamo rivelato la transizione subcritica alla coalescenza, che descrive il comportamento delle strutture elastiche parzialmente immerse quando vengono ritirate da un bagno liquido», spiega Siéfert. Inoltre, il ricercatore ha studiato come la velocità di prelievo influisca sulla forza di attrazione dei capillari (un fenomeno chiamato effetto Cheerios) e come le lamelle (morbide) a coste impregnate si arriccino spontaneamente quando il liquido impregnante evapora. Altri modelli sono in fase di ottimizzazione per ricavare lamelle morbide con la migliore capacità ottimale di trattenere i liquidi, che potrebbero consentire il trasporto di fluidi su piccola scala. Siéfert è attualmente impegnato a studiare come strutture flessibili più complesse (spazzole e lamelle architettate) catturino i fluidi, avvicinandosi ai sistemi biologici di interesse, ovvero le lingue dei nettarivori.
Risultati preziosi sulla morfologia della lingua e sulla concentrazione di zucchero
Finora, BioCapSoft ha portato alla pubblicazione di cinque articoli, mentre altri tre sono in corso di pubblicazione, consentendo di generare alcuni risultati fondamentali nei fenomeni elasto-capillari. I risultati del progetto potrebbero migliorare la nostra comprensione del modo in cui i colibrì raccolgono il nettare e rivelare la connessione tra la concentrazione di zucchero ottimale per l’assunzione di energia e la morfologia della lingua. «In modo analogo, uno studio recente ha dimostrato che la concentrazione ottimale di zucchero per le api corrisponde al rapporto d’aspetto dei minuscoli peli sulla loro lingua», afferma Siéfert. «Questo significa che esaminando una semplice immagine al microscopio elettronico a scansione della lingua di un’ape, possiamo stimare la concentrazione di zucchero ideale per quella specie», evidenzia Brau. «Di conseguenza, possiamo identificare quali fiori sono più adatti a specifiche specie di api, ovvero quelli che producono nettare con una concentrazione di zuccheri vicina a quella ottimale.»
Parole chiave
BioCapSoft, lingua, ape, capillare, colibrì, nettare, nettarivoro
