L’ecolocalizzazione dei pipistrelli: la musica che “non sentiamo”
Adriano Martinoli e Damiano Preatoni, ricercatori e docenti presso l’Università degli Studi dell’Insubria, illustrano l’applicazione delle tecniche di bioacustica per il monitoraggio dei chirotteri, specie minacciate di estinzione.
“Quando abbiamo catturato per la prima volta la Nottola di Leisler, la più piccola tra le tre presenti in Italia, ci siamo detti: «beh figurati, come sarà possibile che produca una emissione sonora così forte» e ci siamo avvicinati tendendo l’orecchio. Ha fatto una percussione allucinante: Damiano aveva fatto anche un calcolo della potenza sonora ed equivaleva a uno sparo di fucile a distanza di 10 metri, quindi è un impatto veramente molto, molto forte. Così abbiamo capito come mai gli insetti, colpiti da questa onda d’urto sonora, in effetti qualche conseguenza la riportino”
Stiamo parlando di pipistrelli, nel caso specifico della cattura, di un esemplare di Nottola di Leisler, da parte dei professori Adriano Martinoli e Damiano Preatoni, ricercatori presso l’Università degli Studi dell’Insubria. I chirotteri, spesso circondati da un alone di mistero, emettono suoni a frequenze non udibili dall’essere umano: “Noi Homo sapiens, si sa, siamo antropocentrici: così come ci siamo inventati l’infrarosso nel visibile, perché è un limite nostro, abbiamo gli infrasuoni e gli ultrasuoni, ma semplicemente perché è un modo un po’ elegante per dire che noi lì, non ce la facciamo” afferma Preatoni.
“Sono state identificate specie nuove – spiega Preatoni – quasi tutte “specie sorelle”, cioè entità che sono ben distinte geneticamente, anche se molto simili tra loro. Ce ne siamo accorti insospettiti da alcune minime differenze, e questo ci indica che c’è uno stato di conoscenze in avanzamento. Le specie di pipistrelli europee sono tutte presenti nell’allegato IV della Direttiva Habitat e quindi inserite in Rete Natura 2000. E ogni sei anni, ogni stato membro dell’Unione Europea deve compilare, banalizzando un po’, una specie di «dichiarazione dei redditi» in cui indica quanti siti Natura 2000 ha, se ci siano pipistrelli, quanti, se sono aumentati o diminuiti. Proteggere vuol dire sapere quanti esemplari hai e dove”
Ma il problema, spiegano i ricercatori, è proprio che i pipistrelli sono animali difficili da censire. Gli uccelli cantano e li sentiamo, altri animali lasciano tracce visibili, i pipistrelli no. Entrano in quel gruppo di “specie complicate” che eludono le nostre capacità sensoriali. “Come diceva Adriano, in due momenti del loro ciclo annuale sono gregari e se hai trovato la colonia la segui, ma trovarla…è più facile fare 13 al totocalcio.” esclama sorridendo, consapevole dell’iperbole proposta. “Allora l’unico momento, o comunque uno dei pochi momenti, in cui i pipistrelli potrebbero essere contattabili è quando fanno un rumore. Attenzione perché qui il suono c’è, ma non ha una funzione di comunicazione come nel caso degli uccelli, dei cervi o di altri mammiferi, come l’ululato del lupo per esempio. Più frequentemente, i «rumori» emessi dai pipistrelli servono come impulsi sonar. Il fossile più antico (Icaronycteris gunnelli) ha 52 milioni di anni, ed era già fatto a forma di pipistrello. Le parti molli non è che si conservino bene, però quella struttura fa dire ai paleontologi che quegli animali erano già in grado di localizzare, cioè di orientarsi con gli ultrasuoni. E qua entriamo nella fisica acustica: una corda di chitarra molto piccola fa un suono molto acuto, una corda lunga tre metri produce una nota molto bassa: viste le loro dimensioni ridotte, per i pipistrelli tutto è in proporzione. I pipistrelli, quindi, producono dei suoni così acuti che le nostre orecchie non ce la fanno a percepirli.”
Un aiuto ai ricercatori è arrivato dalla tecnologia, che si è evoluta moltissimo.
“Da quando abbiamo cominciato io e Adriano c’è stato un cambiamento radicale. In quegli anni non potevamo mettere un tag agli animali, perché le trasmittenti erano enormi, pesantissime. Oggi con 200 € puoi procurarti una trasmittente che pesa mezzo grammo, anche meno. Trovi il pipistrello che si alimenta, gli metti il tag e lo segui. Diventando pazzi per un paio di notti, inseguendo il segnale radio del tag, alla fine si capisce dov’è la colonia. Per quanto riguarda il monitoraggio con gli ultrasuoni, oggi persino uno smartphone può essere usato come strumento. In certi casi puoi anche azzardare, in base alla registrazione, un’identificazione della specie. Ma non essendo comunicazione nel senso etologico del termine, non è presente dell’informazione specie-specifica in quei segnali, e raramente è possibile un’identificazione certa. Però il modo di lavorare è molto migliorato: prima era una noia mortale riportare i dati. Si lavorava in analogico, dal nastro a cassette, dovevamo scaricare il suono sul computer, poi riportare come grafico, perché tra i nostri sensi è la vista quello che funziona meglio… Sì, noi siamo dei primati, degli animali visivi, non uditivi, quindi per studiare i suoni è più conveniente un certo tipo di rappresentazione che si chiama sonogramma. Ti mettevi lì al computer con il mouse, altre volte con strumenti analogici, con l’oscilloscopio e il frequenzimetro, a metter giù dei punti di misura segnati su un pezzo di carta…adesso si è riusciti a insegnare a dei programmi per computer non solo a far le misure, ma a tagliare fuori il pezzettino di suono giusto su cui farle.”
I pipistrelli chiacchierano tra loro con frequenze compatibili con l’udito umano
Ma gli scienziati non cercano solo gli ultrasuoni dei pipistrelli. I pipistrelli comunicano tra loro, e in questo caso non usano gli ultrasuoni.
“I pipistrelli sono animali sociali e se c’è se c’è socialità, ci deve per forza essere comunicazione. Ci deve per forza essere la capacità di riconoscere l’altro individuo, non semplicemente come conspecifico, ma «Ehilà ciao Pino, da quanto tempo non ci vediamo!». C’è una capacità di riconoscimento che si basa su segnali audio che però hanno due problemi per noi che vogliamo studiarli: primo non li fanno certo mentre stanno volando o comunque molto raramente. Questa vera e propria comunicazione, anche udibile da noi, avviene quando sono in colonia, insieme. Prima di tutto il tuo problema è trovare la colonia, poi questi segnali di comunicazione udibili non vengono emessi sempre e continuamente. Si possono sentire in questo periodo dell’anno, per esempio, perché l’autunno è il periodo che prelude all’ibernazione, quello in cui avvengono gli accoppiamenti. Molte specie fanno quello che si chiama swarming, in italiano sciamatura, e fanno proprio questi display acustici per dire agli altri maschi di stare alla larga e poi per dire alle femmine «accoppiati con me che sono quello col genoma migliore», però succede solo in un certo periodo dell’anno e quindi, da un punto di vista dell’uso come strumento di indagine, si tratta di una finestra temporale che è talmente ristretta che è meglio lasciar perdere.” conclude Preatini
La maggior parte delle specie di chirotteri è a rischio di estinzione a causa dei cambiamenti climatici e della perdita di habitat idonei per cacciare e rifugiarsi. Il loro monitoraggio attivo, grazie all’ausilio della bioacustica, è un passo importante per la loro tutela.
Immagine: OpenStax University Physics, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons
Stiamo parlando di pipistrelli, nel caso specifico della cattura, di un esemplare di Nottola di Leisler, da parte dei professori Adriano Martinoli e Damiano Preatoni, ricercatori presso l’Università degli Studi dell’Insubria. I chirotteri, spesso circondati da un alone di mistero, emettono suoni a frequenze non udibili dall’essere umano: “Noi Homo sapiens, si sa, siamo antropocentrici: così come ci siamo inventati l’infrarosso nel visibile, perché è un limite nostro, abbiamo gli infrasuoni e gli ultrasuoni, ma semplicemente perché è un modo un po’ elegante per dire che noi lì, non ce la facciamo” afferma Preatoni.
Ma come e perché rilevare la presenza e le dinamiche delle popolazioni di pipistrelli? Quali gli strumenti per udire i loro versi?
“I pipistrelli in generale – illustra il professor Martinoli – in particolar modo quelli europei e quindi, di conseguenza, quelli italiani, sono tutte specie minacciate di estinzione, a parte pochissime eccezioni. Noi usiamo la bioacustica come sistema molto speditivo per capire se i pipistrelli siano o meno presenti, utilizzando uno strumento che si chiama rilevatore di ultrasuoni,bat detector se vogliamo usare un inglesismo. Registrando i suoni e facendo delle analisi, riusciamo a capire che gruppi di specie siano presenti per poi procedere con la cattura degli animali. Si possono poi effettuare analisi sanitarie e genetiche, valutare lo stato di salute degli animali o mettergli dei tag che ci permettono di seguirli e di conseguenza, di studiare la loro ecologia comportamentale, dove vanno alimentarsi e a rifugiarsi. Se invece il bat detector ci dice «guarda qua non sta girando niente» cambiamo aria e non perdiamo una serata. Molto spesso è proprio la volontà di fornire delle indicazioni per la tutela e per la conservazione attiva di determinate colonie il motivo per cui vengono avviati studi approfonditi come quello descritto. Un punto di fragilità dei pipistrelli infatti, essendo animali gregari durante alcune fasi del loro ciclo vitale, è che si riuniscono anche in grandi numeri in posti in molto ristretti come una grotta o il sottotetto di una casa, il che aumenta molto la loro vulnerabilità. Se io impazzissi letteralmente, entrassi in una grotta e facessi scoppiare una bomba, distruggerei l’intera popolazione. In sostanza non ci siamo messi a studiare pipistrelli perché siamo matti, ma perché ce n’era bisogno.”La situazione attuale in Europa
I due studiosi hanno cominciato a studiare i chirotteri trent’anni fa, quando si conoscevano poco più di 20 specie di pipistrelli italiani. Ora sono 36, e tutte minacciate.“Sono state identificate specie nuove – spiega Preatoni – quasi tutte “specie sorelle”, cioè entità che sono ben distinte geneticamente, anche se molto simili tra loro. Ce ne siamo accorti insospettiti da alcune minime differenze, e questo ci indica che c’è uno stato di conoscenze in avanzamento. Le specie di pipistrelli europee sono tutte presenti nell’allegato IV della Direttiva Habitat e quindi inserite in Rete Natura 2000. E ogni sei anni, ogni stato membro dell’Unione Europea deve compilare, banalizzando un po’, una specie di «dichiarazione dei redditi» in cui indica quanti siti Natura 2000 ha, se ci siano pipistrelli, quanti, se sono aumentati o diminuiti. Proteggere vuol dire sapere quanti esemplari hai e dove”
Ma il problema, spiegano i ricercatori, è proprio che i pipistrelli sono animali difficili da censire. Gli uccelli cantano e li sentiamo, altri animali lasciano tracce visibili, i pipistrelli no. Entrano in quel gruppo di “specie complicate” che eludono le nostre capacità sensoriali. “Come diceva Adriano, in due momenti del loro ciclo annuale sono gregari e se hai trovato la colonia la segui, ma trovarla…è più facile fare 13 al totocalcio.” esclama sorridendo, consapevole dell’iperbole proposta. “Allora l’unico momento, o comunque uno dei pochi momenti, in cui i pipistrelli potrebbero essere contattabili è quando fanno un rumore. Attenzione perché qui il suono c’è, ma non ha una funzione di comunicazione come nel caso degli uccelli, dei cervi o di altri mammiferi, come l’ululato del lupo per esempio. Più frequentemente, i «rumori» emessi dai pipistrelli servono come impulsi sonar. Il fossile più antico (Icaronycteris gunnelli) ha 52 milioni di anni, ed era già fatto a forma di pipistrello. Le parti molli non è che si conservino bene, però quella struttura fa dire ai paleontologi che quegli animali erano già in grado di localizzare, cioè di orientarsi con gli ultrasuoni. E qua entriamo nella fisica acustica: una corda di chitarra molto piccola fa un suono molto acuto, una corda lunga tre metri produce una nota molto bassa: viste le loro dimensioni ridotte, per i pipistrelli tutto è in proporzione. I pipistrelli, quindi, producono dei suoni così acuti che le nostre orecchie non ce la fanno a percepirli.”
Un aiuto ai ricercatori è arrivato dalla tecnologia, che si è evoluta moltissimo.
“Da quando abbiamo cominciato io e Adriano c’è stato un cambiamento radicale. In quegli anni non potevamo mettere un tag agli animali, perché le trasmittenti erano enormi, pesantissime. Oggi con 200 € puoi procurarti una trasmittente che pesa mezzo grammo, anche meno. Trovi il pipistrello che si alimenta, gli metti il tag e lo segui. Diventando pazzi per un paio di notti, inseguendo il segnale radio del tag, alla fine si capisce dov’è la colonia. Per quanto riguarda il monitoraggio con gli ultrasuoni, oggi persino uno smartphone può essere usato come strumento. In certi casi puoi anche azzardare, in base alla registrazione, un’identificazione della specie. Ma non essendo comunicazione nel senso etologico del termine, non è presente dell’informazione specie-specifica in quei segnali, e raramente è possibile un’identificazione certa. Però il modo di lavorare è molto migliorato: prima era una noia mortale riportare i dati. Si lavorava in analogico, dal nastro a cassette, dovevamo scaricare il suono sul computer, poi riportare come grafico, perché tra i nostri sensi è la vista quello che funziona meglio… Sì, noi siamo dei primati, degli animali visivi, non uditivi, quindi per studiare i suoni è più conveniente un certo tipo di rappresentazione che si chiama sonogramma. Ti mettevi lì al computer con il mouse, altre volte con strumenti analogici, con l’oscilloscopio e il frequenzimetro, a metter giù dei punti di misura segnati su un pezzo di carta…adesso si è riusciti a insegnare a dei programmi per computer non solo a far le misure, ma a tagliare fuori il pezzettino di suono giusto su cui farle.”
D.G. Preatoni – Sonogramma
Citizen science: anche i cittadini possono venire in aiuto
Un altro strumento utile è la citizen science, di cui abbiamo parlato qui. Si tratta del coinvolgimento dei cittadini nelle ricerche scientifiche, e molte riguardano appunto il monitoraggio della biodiversità. Spiega Preatoni: “Gli svizzeri da anni hanno messo in piedi, come rete federale, dei centri di protezione chirotteri. Chi ha una colonia di pipistrelli in casa la segnala e poi arriva il chirotterologo, l’esperto di chirotteri. Fanno così anche in Inghilterra. Ci sono i Bat Group: siccome i rilevatori di pipistrelli, i bat detector, oggi costano poco o è possibile autocostruirseli, ci sono persone che per hobby fanno il monitoraggio di pipistrelli. È chiaro che non puoi aspettarti la sistematica, però è utile per sapere dove ce ne sono di più e indirizzare i ricercatori. Noi e molti altri colleghi in Toscana, in Emilia lo facciamo lavorando con gli speleologi, per esempio. È il segmento di popolazione, di citizens, che magari fanno i bancari, però vanno in grotta e hanno visto «IL pipistrello». Perché nell’immaginario «il pipistrello» è uno, poi sono più di 30 specie. Allora diciamo «fammi una foto», «fammi una foto con un elemento di riferimento così capisco quanto è grosso», «mi ci porti» …Mi fanno magari vedere la grotta, da solo ci passeresti di fianco nel bosco e non la vedresti, perché è un buco di 30 cm. Quindi sì, è possibile sfruttare la citizen science, anche se non è così facile come osservare la distribuzione degli uccelli a Milano.”I pipistrelli chiacchierano tra loro con frequenze compatibili con l’udito umano
Ma gli scienziati non cercano solo gli ultrasuoni dei pipistrelli. I pipistrelli comunicano tra loro, e in questo caso non usano gli ultrasuoni.
“I pipistrelli sono animali sociali e se c’è se c’è socialità, ci deve per forza essere comunicazione. Ci deve per forza essere la capacità di riconoscere l’altro individuo, non semplicemente come conspecifico, ma «Ehilà ciao Pino, da quanto tempo non ci vediamo!». C’è una capacità di riconoscimento che si basa su segnali audio che però hanno due problemi per noi che vogliamo studiarli: primo non li fanno certo mentre stanno volando o comunque molto raramente. Questa vera e propria comunicazione, anche udibile da noi, avviene quando sono in colonia, insieme. Prima di tutto il tuo problema è trovare la colonia, poi questi segnali di comunicazione udibili non vengono emessi sempre e continuamente. Si possono sentire in questo periodo dell’anno, per esempio, perché l’autunno è il periodo che prelude all’ibernazione, quello in cui avvengono gli accoppiamenti. Molte specie fanno quello che si chiama swarming, in italiano sciamatura, e fanno proprio questi display acustici per dire agli altri maschi di stare alla larga e poi per dire alle femmine «accoppiati con me che sono quello col genoma migliore», però succede solo in un certo periodo dell’anno e quindi, da un punto di vista dell’uso come strumento di indagine, si tratta di una finestra temporale che è talmente ristretta che è meglio lasciar perdere.” conclude Preatini
La maggior parte delle specie di chirotteri è a rischio di estinzione a causa dei cambiamenti climatici e della perdita di habitat idonei per cacciare e rifugiarsi. Il loro monitoraggio attivo, grazie all’ausilio della bioacustica, è un passo importante per la loro tutela.
Immagine: OpenStax University Physics, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons
Sono laureata in Scienze biologiche presso l’Università degli Studi dell’Insubria. Ho iniziato raccontando la natura ai ragazzi in un parco vicino casa e ho frequentato il Master Fauna e HD, per specializzarmi nella comunicazione ambientale.
