L'IMPORTANZA DELL'OROLOGIO BIOLOGICO NELLA MIGRAZIONE (Maria Koller)

[marco cotti]

All 'amico e grande maestro Giorgio Truffi


L'IMPORTANZA DELL'OROLOGIO BIOLOGICO NELLA MIGRAZIONE

Uno degli aspetti più affascinanti e misteriosi della natura, è la migrazione degli uccelli.

Si pensa che questi esseri (come del resto altri) usino per orientarsi il sole.

Ma esso non è un punto di riferimento fisso e l'uccello deve sempre conoscere l’ora del giorno, in modo da sapere la direzione geografica del sole in quel momento.

Per tale informazione usa il suo “orologio interno” che si riferisce al giorno solare. Ma la direzione geografica del sole non è uniforme: in certe ore la sua orizzontale (azimut) si muove più rapidamente ed in altre più lentamente.

Mc Donald dedusse dai suoi esperimenti che gli uccelli, come altri animali, possiedano una bussola solare e tengano conto delle posizioni azimutali del sole e dell'ora del giorno Inoltre essi,si avvalgono anche degli astri e ciò fa pensare che debbano possedere anche bussole siderali.

Per l'orientamento in base agli astri, Emien osserva che esso è collegato alla rotazione della volta celeste.
Sembra che gli uccelli allo stato giovanile, per lo meno di certe specie come il Ministro (Passerina cyanea )




appena sono in grado di vedere o di volare osservino di notte le stelle, ne registrino i mutamenti e rilevino quale parte del firmamento si muove di meno. Altre specie di uccelli devono conoscere le costellazioni.
Secondo Wiltschko, le Silvie imparano a conoscere costellazioni nuove più rapidamente dei Pettirossi e forse confrontano più frequentemente le informazioni magnetiche con quelle stellari.


Gli uccelli possono migrare o ritornare a casa anche quando non sono visibili i riferimenti del cielo, attraverso nebbia e tempeste e quindi orientarsi nel tempo e nello spazio. Essi si avvalgono ancora del campo magnetico terrestre, di cui sembrano misurare non la polarità ma l'inclinazione.
Allo stato attuale delle conoscenze, secondo Schmidt-Koenig, dei tre riferimenti (solare, stellare, magnetico) il riferimento magnetico è quello fondamentale.

E questi sono i mezzi per mantenere la direzione giusta. Ma la navigazione (raggiungimento della meta) con quali informazioni avviene? Gwinner e Wiltschko compirono lunghissimi esperimenti su Silvie e Luì allo stato giovanile, che isolarono completamente dal mondo esterno tenendole a luce artificiale e a temperatura ed alimentazione costanti. Orbene, questi uccelli come i loto simili in libertà, due volte all'anno mostravano sintomi di muta e di irrequietezza migratoria.
I Beccafichi divenivano irrequieti in agosto-settembre



quando cioè i loro simili in libertà, si accingevano nella Francia del sud ad attraversare il Mediterraneo ed il Sahara in un volo senza sosta di sessanta ore. In agosto-settembre ponendosi nella gabbia circolare sulle sbarre disposte a Sud-Ovest indicavano la direzione S-W, ma all'inizio di ottobre e cioè quando gli uccelli in libertà avevamo raggiunto l'Africa ed il percorso era diretto a Sud, si ponevano sulle sbarre rivolte a Sud.

I tempi di attività registrati in laboratorio corrispondevano a quelli della lunghezza del percorso. Questi esperimenti dimostrano che Silvie e Luì allo stato giovanile migrano secondo piani innati programmati nel tempo e nello spazio e sono regolati da orologi interni: a tempo debito raggiungono il peso corporeo necessario, hanno informazioni programmate sul cambiamento di rotta e sulla lunghezza del percorso quando l'attività motoria è esaurita hanno raggiunto la meta. Nel periodo delle due settimane precedenti la migrazione autunnale la Balia dal collare impara a conoscere i luoghi di origine



mediante un sistema di imprinting di navigazione. Nello stesso tempo i giovani imparano a conoscere i quartieri invernali (dove ritorneranno gli anni successivi) con informazioni innate, mediante un imprinting che avviene nella prima settimana dopo il loro arrivo. Non si sa quali fattori astronomici, magnetici ecc. specifichino i quartieri di svernamento. Ma secondo Gwinner e Perdeck, i giovani raggiungono le loro mete con minore precisione degli adulti che hanno invece perfezionato l'uso delle tre bussole con conseguenti correzioni della rotta.

L 'orologio biologico è oggetto di recenti ricerche sia nel regno animale sia in quello vegetale. Dallo studio dei processi ritmici di molte specie di animali e piante sono emerse due teorie principali che si riferiscono una all'orologio interno autonomo e l'altra all'orologio interno governato da informazioni esterne.

I ritmi degli organismi nell'habitat naturale sono di 24 ore e sono governati dai cicli diurni luce-oscurità, dovuti alla rotazione della terra attorno al suo asse.

I periodi però non sono esattamente di 24 ore per cui vennero chiamati circadiani (di circa un di). I ritmi biologici sono innati e non vengono modificati dalla temperatura. Secondo Brown ci sono molti parametri nell'ambiente che variano in parallelo con le oscillazioni atmosferiche, come gravità, magnetismo terrestre, campi elettrostatici e radiazioni dell'ambiente e più parametri di questi campi forniscono informazioni agli organismi sia animali sia vegetali che permettono la temporizzazione di questi ritmi. Un organismo collega così tenui proprietà geofisiche caratteristiche di un dato punto dello spazio con la luce: queste caratteristiche variano continuamente nel tempo con il giorno solare e lunare, il mese e l'anno.

Se si ha la fortuna di stare vicini a persone in stretto contatto con la natura da generazioni, ci si rende conto che certe espressioni dei nostri vecchi, hanno un significato che l'uomo rivede solo ora.

A proposito di taluni uccelli migratori essi usano dire "all'Avemaria si chiamano tra loro a gran voce e poi partono ". L'Avemaria indica la fine del crepuscolo e alle nostre latitudini ciò avviene 37 minuti dopo il tramonto, cioè quando il sole si trova 18 gradi sotto l'orizzonte.

Analogamente le antiche regole di operare in luna crescente o calante sono probabilmente collegate ai ritmi biologici degli organismi vegetali.



ATTIVITA' DI VOLO E CANTO ED OROLOGIO BIOLOGICO.

Non esistono uccelli ad attività esclusivamente diurna o notturna. L'attività degli uccelli diurni viene interrotta da pause di sonno o riposo anche lunghe. I canori diurni cercano il cibo ai mattino e al pomeriggio.

Poco prima di mezzogiorno e alla sera si dirigono ai posti dove possono trovare l'acqua mentre durante il mezzogiorno riposano o dormono fino a due ore. Questo schema secondo Stiefel è solo approssimativo perché esistono variazioni fra le specie, fra gli individui e fra i giorni. Aschoff e Wever abbozzarono delle regole, sul risveglio e riposo degli uccelli per la cui verifica chiesero la collaborazione degli ornitologi. Le riportiamo parzialmente, perché ci sollecitano ad osservare meglio gli uccelli sia allo stato libero sia in cattività.

Regola 1):

L'inizio dell'attività mattutina avviene (in media nel corso dell'anno) con intensità di luce inferiore rispetto a quella cui avviene la fino dell'attività della sera. A questa regola verificata per molti uccelli fanno eccezione gli avvoltoi.

Regola 2):

Quanto più presto un uccello si sveglia al mattino tanto più tardi va a dormire la sera. Lo Zigolo giallo, fra i fringillidi è uno dei più mattinieri e va a dormire anche più tardi. Invece lo Storno è uno degli uccelli che si sveglia più tardi e va a riposare prima della maggior parte degli uccelli.

Regola 3):

I maschi delle specie diurne si svegliano prima delle femmine e vanno a dormire più tardi. Questa regola venne confermata per Cince, Passeri e Passero cantore.

Regola 4): Per le specie diurne i tempi li inizio dell'attività al mattino presentano un ambito li variazione interiore rispetto a quello della fine dell'attività alla sera. Assistendo infatti all'interessantissimo spettacolo dell'involo degli storni svernanti dal posatoio al mattino, vediamo che questo dura all'incirca mezz'ora, mentre il rientro alla sera dura sempre più di un'ora.

Regola 5):

Nel corso di un anno, a latitudini differenti le intensità luminose che determinano l'attività di volo o il canto, hanno un ambito di variazione inferiore al mattino che alla sera. Queste regole vennero dedotte da Aschoff e Wever in base al ciclo diurno luce-oscurità la cui durata è di 24 ore.

L'attività di un uccello avviene secondo un ciclo analogo in cui l'attività è governata dall'orologio biologico, ma viene sincronizzata con la lunghezza del giorno. Il ciclo spontaneo delle varie specie di uccelli esaminate, varia secondo Schultz e coll. fra 23 e 28 ore: quello dello Storno è di 23 ore per cui dopo sei giorni il suo orologio verrebbe anticipato di 6 ore. Questo fatto venne confermato sperimentalmente tenendo gli stomi a luce e temperatura costante per vari giorni: essi si svegliavano sempre con maggior anticipo e quando vennero posti in condizioni di luce normali impiegarono vari giorni per sincronizzare di nuovo il loro ciclo.

Per determinare la differenza fra ciclo diurno e orologio biologico di un uccello,si considera il punto di mezzo del giorno, cioè mezzodì, e il punto di mezzo della attività della specie osservata. Se un uccello si sveglia al mattíno con la stessa intensità luminosa con cui va a dormire la sera il punto medio della sua attività coincide con le ore 12 e i due cicli o i periodi sono sincronizzati.

In realtà il punto medio di attività degli uccelli si trova un po' prima delle 12 anche se nel corso di un anno si osservano delle differenze. La luce fa accelerare e il buio fa ritardare l'orologio interno per cui in inverno il punto medio di attività può anche trovarsi dopo le 12.

Inoltre il giorno al Nord è più lungo d'estate e più breve d'inverno che non al Sud L'orologio interno è soggetto però a variazioni dovute a differenti soglie di sensibilità, a stimoli luminosi, alle possibilità di alimentazione, all' allevamento dei nidiacei, alla necessità di sonno ecc. Il tempo di involo più breve al mattino può spiegarsi con lo stimolo della fame e il periodo più lungo alla sera per il rientro con le necessità alimentari dei singoli individui che si attardano laddove possono ancora trovare da nutrirsi.

Altri fattori sono le condizioni del tempo, la temperatura, il pericolo di Rapaci ecc. Le manovre aeree degli Storni alla sera, il raccogliersi di Zigoli e Fringuelli



su alti alberi, la ricerca di posti intermedi per i corvidi servono alla sincronizzazione. Le segnalazioni acustiche rivestono particolare importanza, per esempio il ripetuto " tiks tiks " del Merlo al crepuscolo, lo strepitare dei Passeri e il sommesso ma chiaro " tic tic " del Pettirosso. Gli uccelli diventano irrequieti già nel pomeriggio, come per un istinto, anche se ogni uccello possiede già un posto fisso per passare la notte.

Il risveglio degli uccelli avviene per influssi esterni o perché hanno già dormito abbastanza. Dopo il risveglio spontaneo occorre un po' di tempo perché l'uccello sia attivo.

A poco a poco si desta, fa la pulizia, inizia i richiami o vola sugli appostamenti per il canto. Anche il canto segue un ritmo biologico.

L'ora in cui ogni specie inizia a cantare dipende dalla stagione, dal tempo, dalla latitudine, ma la successione dei tempi di inizio delle singole specie è sempre la stessa.

Per esempio:

Ore 3.50 Codirosso
" 4.10 Merlo
" 4.20 Pettirosso
" 4.20 Cinciallegra
" 4.45 Scricciolo
" 4.50 Fringuello
" 5.10 Verdone
" 5.25 Verzellino
" 5.50 Storno
6.10 Ballerina

I ritmi biologici vennero osservati già nell'antichità, ma lo studio sistematico delle capacità di un organismo di conoscere il tempo e di possedere quindi l'orologio biologico venne ripreso circa cinquanta anni fa e molto rimane ancora avvolto nel mistero.





BIBLIOGRAFIA

Aschoft 1., Wever R. - J. Ornit., 103, 2, 1962

Brown F.A. - The Biological Clock, Acadernic Press, N.Y., 1970

Emlen S.T. - Auk, 83, 361, 1966

Gwinner E., Wiltschko W - J. Comp. Physiol., ETL, 267, 1978

Martelli C. - R.I.O., 46, 172, 1976

Mc Donald D.L. - Animal Orientation and Navigation, Nasa SP 262, U.S. Gov. Printing Office, Washington D.C., 1972

Schmidt-Konig - Avian Orientation and Navigation, Academic Press, London, 1979

Schuz E. - Grundriss der Vogezugskunde, Verlag Parey, Berlin, 1971

Stiefel A. - Ruhe u. Schlaf bei Vogeln, Neue Breh~m Bùcherei, Luterstadt, 1979.

© Maria Koller

[Francesco Giacalone]

Ciao Marco,
ho appena letto l’articolo, molto interessante.
Secondo te il meccanismo che fa sorgere la necessità di migrare, negli uccelli, a cosa è dovuto?
Personalmente sono propenso a pensare che tale causa, scatenante la migrazione, sia da attribuire all’alimentazione in modo principale. Anche perché se è vero che gli uccelli si spostano verso paesi più caldi lo fanno solo per una questione di cibo visto che possibilmente nei luoghi dove vivono, col sopraggiungere dell’inverno, non avrebbero disponibilità di alimenti. E’ anche vero che gli uccelli migrano per effettuare la muta in luoghi isolati, magari privi di predatori, considerato che in tale periodo sono molto vulnerabili sia alle malattie (abbassamento delle difese immunitarie) sia agli stessi predatori (perdita di penne e quindi difficoltà nel volare per mettersi in salvo ). Ma da ciò si intuisce che questi luoghi “d’appoggio” devono garantire un continuo rifornimento di cibo; visto che gli uccelli avendo difficoltà nel volo conseguentemente le hanno pure nel procurarsi da mangiare e quindi necessitano di posti dove il cibo sia facilmente reperibile. Ancora, altri uccelli migrano per effettuare la riproduzione e anche in questo caso sono spinti dal bisogno di trovare luoghi dove la presenza di alimenti sia abbondante (per poi nutrire la prole).
Mi piacerebbe se anche altri esprimessero il loro parere in merito.

Cordialmente, Francesco Giacalone.

[Renato Bonaldo]

E’ anche vero che gli uccelli migrano per effettuare la muta in luoghi isolati,

Scusa FRANCESCO, ma la mia convinzione era che tutti gli uccelli migratori iniziassero il loro viaggio a muta ultimata.
Penso che la muta abbia inizio Luglio/agosto, come Merli e Tordi che verso la metà di Luglio già smettono il loro canto primaverile.
Appunto le prime che se ne vanno "al caldo Africano" fine Agosto primi Settembre sono le tortore (Streptopelia turtur) e questo viaggio viene effettuato a muta ultimata.

::-°°- [[//]*

[Francesco Giacalone]

Ciao Renato,
anch'io pensavo che tutti gli uccelli effettuassero la migrazione una volta ultimata la muta del piumaggio.Invece ho reccentemente costatato che alcuni uccelli acquatici migrano prima di effettuare il cambio del piumaggio onde recarsi in luoghi tranquilli (dove abbonda il cibo) per effettuare lo stesso.
Appena mi accerterò con sicurezza di quali specie si tratta non tarderò a comunicarle.
A presto, Francesco Giacalone. //[[]]

[marco cotti]

Ciao Francesco,
devo dire che gli studi sno attualmente in corso e sono cambiati rispetto al periodo dell'articolo della Maria Koller, per i noti cambiamenti climatici a cui è stato sottoposto negli ultimi anni il nostro pianeta.

Comunque qui di seguito inserisco un testo tratto da Wikipedia, che condivido e che credo possa approfondire ulteriormente la tematica:

Migrazioni degli uccelli
Sembra che il fenomeno delle migrazioni sia iniziato a partire dall’Era Terziaria (Dorst, 1970) in cui già esisteva un’alternanza stagionale. Tale evento si è poi esteso e stabilizzato nella successiva Era Quaternaria, anche in seguito alle glaciazioni, durante le quali i ghiacciai coprivano numerose ed estese aree nella stagione invernale per poi ritirarsi al sopraggiungere di quella più mite. La causa che determina i movimenti migratori degli uccelli sembra legata alla durata del giorno (il cosiddetto fotoperiodismo), che influenza tutto il sistema endocrino: con l’arrivo della stagione autunnale (ovviamente per quanto riguarda le regioni temperate boreali; per quelle australi tale stagione sarà la primavera) la durata del giorno si riduce, inducendo fasi di regresso o di sviluppo delle ghiandole sessuali e, di conseguenza, la cessazione di aggressività, intolleranza e territorialità nei confronti dei cospecifici e quindi l’aggregazione in gruppi che preludono alla partenza delle migrazioni. Per quanto riguarda il ritorno, naturalmente, lo stimolo sarà la durata dell’illuminazione primaverile. I territori da cui parte la migrazione sono detti di nidificazione, mentre quelli verso cui la migrazione è diretta sono chiamati di riposo o di svernamento. Il viaggio di andata verso i luoghi di svernamento viene denominato viaggio post-nuziale o passo, mentre quello di ritorno verso le zone di nidificazione è noto come viaggio pre-nuziale o ripasso. Sono stati compiuti numerosi studi ornitologici sulle migrazioni utilizzando metodi di campionamento ed osservazione in corrispondenza dei punti di confluenza delle rotte aeree, inanellamento o strumenti tecnologici come telescopi o radar. In questo modo sono state raccolte numerose informazioni sui percorsi seguiti, sugli spostamenti effettuati, sulla composizione d’età degli stormi ecc. L’Italia è interessata dal passaggio di specie che dal Nord-Europa si dirigono verso l’Africa (passo), da specie che arrivano a partire dal periodo tardo-invernale fino a quello estivo per riprodursi (visitatrici estive o estivanti, cioè presenti in una data area nella primavera e nell’estate) o da specie che vengono a svernare nel nostro paese da territori più settentrionali (visitatrici invernali o svernanti) come i lucherini (Carduelis spinus). Nello studio dell’avvicendarsi delle varie specie, in una certa area all’interno di un dato ambiente, nel corso dell’anno è stata definita una serie di periodi:

stagione pre-primaverile (da metà febbraio alla prima decade di marzo);
stagione primaverile (dalla seconda decade di marzo ad aprile-maggio);
stagione estiva (15 maggio - 31 luglio);
stagione autunnale (1 agosto - 30 settembre);
stagionr pre-invernale (1 ottobre - 30 novembre);
stagione invernale (dicembre - gennaio - febbraio).

La muta (cioè il periodico cambio di piumaggio) avviene di solito prima delle migrazioni, ma alcune specie (soprattutto tra uccelli acquatici come gli anatidi, in cui la muta è totale e simultanea) migrano verso aree più accoglienti e favorevoli per poter compiere la muta (migrazioni di muta). L’aspetto che comunque rimane più affascinante e meno noto nel fenomeno delle migrazioni è la capacità di orientamento degli uccelli. I meccanismi che consentono ai migratori di seguire rotte costanti sono molteplici: la posizione del sole (ed il suo azimut) ed i suoi movimenti, la posizione di catene montuose, quella di sistemi fluviali (ovviamente per migrazioni diurne), la direzione dei venti, la posizione della luna e delle stelle (per le migrazioni notturne), il campo magnetico terrestre, ecc. Sembra poi che gli uccelli possiedano una sorta di carta geografica mentale dei territori in cui vivono, che rapportano in qualche modo ai punti di orientamento più generali (sole, stelle, ecc) e che costruiscono memorizzando alcuni dati territoriali (ad esempio i corsi d'acqua) o, per quanto riguarda i piccioni viaggiatori, olfattivi. Talvolta, però, le rotte migratorie non risultano costanti, ma si modificano in modo più o meno marcato: spesso questo è dovuto a fattori di disturbo antropici, come, per fare alcuni esempi, la presenza di città illuminate che alterano l’orientamento notturno offuscando la percezione delle stelle oppure operazioni di bonifica che hanno eliminato superfici palustri su cui sostavano e traevano informazioni per l’orientamento gli uccelli di passo.

Molti uccelli montani, come la nocciolaia, il gracchio e il gallo cedrone, migrano tra vetta e valle e viceversa a seconda della stagione, per ripararsi dall'eccessivo freddo o caldo o in cerca di cibo.

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ciao a presto

[Francesco Giacalone]

Ciao Marco,
il tuo intervento è stato come al solito puntuale e preciso.
Saluti, Francesco Giacalone.//[[]]

[Alamanno Capecchi]

L'articolo della Koller mi riporta a tempi lontani: al Maestro Truffi, ad “Avifauna”. Nello stesso numero nel quale fu pubblicato: “L’orologio biologico degli uccelli”, tra gli altri, si potevano leggere: “La stagione riproduttiva del Border” (seconda parte), del giovane Marco Cotti e un articolo sul Diamante di Gould dello stagionato Alamanno.

[Renato Bonaldo]

Penso proprio che il campo delle migrazioni sia vasto e complesso e ancor oggi sempre all'ettenzione di studi, vi possiamo trovare uccelli che effettuano poche centinaia di km, ad altri tipo quaglie e tutti gli anatidi in particolar modo le oche che percorrono quanche migliaio di km, ma penso che la natura nella selezione delle razze abbia portato a queste spece una muta "diversa" come processo.
//[[]]

[Attilio Casagrande]

Molto interessante l'articolo, grazie Marco, x Renato, sicuramente si tratta di adattabilità, è straordinario vedere come la natura si sistema da sola senza bisogno di manipolazioni al DNA, di OGM ecc ecc, tutte cose che l'uomo moderno crede di gestire, ma non si sà se in futuro porteranno scompensi.