La capacità di regolare la temperatura corporea interna producendo o disperdendo calore è la caratteristica che contraddistingue gli organismi cosiddetti endotermi, fra cui troviamo i mammiferi e gli uccelli. Al contrario, l’ectotermia, tipica di tutti gli altri animali, dagli invertebrati ai rettili, è una strategia di termoregolazione passiva che si avvale più che altro di schemi comportamentali, come l’esposizione prolungata al sole e la fuga all’ombra, attraverso i quali l’organismo riesce ad aumentare o a ridurre gli effetti riscaldanti della radiazione solare.

Da questo punto di vista, le uova degli uccelli rappresentano un caso particolare: infatti, pur essendo prodotte da animali endotermi, fino al loro completo sviluppo sono di fatto considerabili dei sistemi ectotermi, poiché all’interno del guscio non ci sono ancora le condizioni metaboliche adatte a produrre calore endogeno. In seguito, al termine della crescita embrionale, l’avvenuta formazione dell’apparato respiratorio e muscolare e l’adeguato apporto di ossigeno permetteranno la produzione interna di energia: il nuovo nato sarà a tutti gli effetti un organismo endotermo, più o meno precoce a seconda che si tratti di una specie nidifuga o nidicola (in quest’ultimo caso, i pulli nascono non del tutto autosufficienti e nelle prime fasi di crescita necessitano ancora della presenza dei genitori per riuscire a termoregolare). Durante questo passaggio da parte dell’embrione dall’ectotermia all’endotermia, che può durare anche diverse settimane, la sua sopravvivenza è strettamente legata al mantenimento della temperatura all’interno di un range ristretto. Tuttavia, dal momento che per l’uovo è impossibile spostarsi da o verso le fonti di calore, nel corso dell’evoluzione sono state selezionate tutte quelle strategie alternative che consentissero il mantenimento della temperatura corretta, senza implicare il movimento e senza costituire un costo eccessivo in termini di fitness: una di queste è la colorazione del guscio.

Negli uccelli, i colori delle uova variano dal classico bianco, dato dall’accumulo di carbonato di calcio, a tonalità blu-verdi o marroni, legate rispettivamente ai pigmenti biliverdina e protoporfirina. Ma da cosa dipende questa variazione di colore? Secondo la regola di Bogert, in generale gli animali scuri sono più diffusi in habitat freddi dal momento che la presenza dei pigmenti, molecole in grado di assorbire la radiazione solare, conferisce una maggiore capacità di termoregolazione; la regola di Gloger invece afferma che animali scuri vivono in habitat caldi e umidi, forse perché si camuffano meglio in ambienti ombreggiati come le foreste tropicali.

Precedenti studi sugli uccelli, come quello di Delhey e colleghi, avevano chiarito come queste regole ecogeografiche che mettono in relazione il colore degli animali con il clima siano, a seconda della specie considerata, dei buoni predittori della distribuzione geografica e, anche se apparentemente contrastanti, possano essere entrambe valide. Proseguendo sullo stesso tracciato, anche Wisocki e colleghi, della Long Island University, hanno voluto indagare come variasse la distribuzione globale delle specie aviarie, questa volta in base alla colorazione delle loro uova. Nel loro recente lavoro pubblicato su Nature Ecology and Evolution, i ricercatori hanno preso in considerazione 634 specie, più del 5% delle specie di uccelli oggi conosciute, appartenenti a 36 ordini diversi. Integrando i dati geografici con le informazioni sul colore e sulla lucentezza dei gusci, è stata trovata una correlazione significativa con la temperatura. In effetti, gli uccelli degli ambienti boreali tendono a produrre uova nei toni del marrone, mentre le uova di quelli che vivono nelle zone vicine all’Equatore sono più chiare e tendenti alle sfumature del blu.

Secondo lo studio, questa differenza di colorazione che si rispecchia in una diversa distribuzione geografica deriva dalla pressione selettiva esercitata dai fattori ambientali, in particolare dalla temperatura, sullo sviluppo delle uova. Nella maggior parte degli uccelli, la corretta temperatura di incubazione è garantita attraverso la trasmissione diretta del calore che avviene durante la cova, che tuttavia si deve interrompere ogni volta che i genitori abbandonano le uova per andare alla ricerca di cibo. In ambienti freddi, dove il rischio di predazione è ridotto, gli adulti possono permettersi di compiere frequenti spostamenti a tale scopo, a patto che queste escursioni al di fuori dal nido siano brevi, proprio per preservare il più possibile la temperatura delle uova: dunque, una strategia passiva come la pigmentazione del guscio è ideale per ridurre la spesa energetica totale dei genitori.

Ecco quindi che nelle regioni in cui le temperature sono più basse e la radiazione solare incidente sulla superficie terrestre è meno intensa, i colori scuri aiutano le uova temporaneamente esposte all’aria a rallentare la perdita di calore fino a quando i genitori saranno tornati al nido e potranno riprendere la cova. Al contrario, negli uccelli dei climi più caldi le uova sono meno soggette alla perdita di calore per via delle temperature più alte e inoltre i periodi di cova possono essere più prolungati: i genitori infatti non si allontanano di frequente dal nido, per evitare di attirare l’attenzione dei predatori.

Per confermare i risultati, i ricercatori hanno anche condotto esperimenti sulle uova di gallina, i cui gusci si presentano bianchi o marrone chiaro: anche dal punto di vista sperimentale, risulta in effetti che i gusci più scuri si riscaldano più in fretta e mantengono la temperatura di incubazione più a lungo rispetto ai gusci chiari, a conferma del fatto che una maggiore pigmentazione aiuta a sopportare meglio gli sbalzi termici preservando la temperatura. Lo studio chiarisce quindi, nel suo complesso, l’importanza della radiazione solare, e in ultima analisi della temperatura, per la vitalità degli embrioni ed evidenzia il ruolo fondamentale della termoregolazione nell’evoluzione degli uccelli e delle caratteristiche morfologiche e comportamentali che li riguardano. Forse il riscaldamento climatico al quale il nostro pianeta sta andando incontro sempre più rapidamente influenzerà, a lungo andare, anche l’aspetto delle loro uova?


Riferimenti:
Wisocki, P. A., Kennelly, P., Rivera, I. R., Cassey, P., Burkey, M. L., & Hanley, D. (2019). The global distribution of avian eggshell colours suggest a thermoregulatory benefit of darker pigmentation. Nature Ecology & Evolution, 1-8.

Immagine: Eier europäischer Vögel (I e 2), modificata da Wikimedia Commons