La complessa simbiosi tra le formiche e l’acacia fischiante

Nelle savane del Kenya c’è un albero abitato esclusivamente da quattro specie di formiche. Esse sono: Crematogaster nigriceps, Crematogaster mimosae, Crematogaster sjostedti, e Tetraponera penzigi. L’albero in questione è l’acacia fischiante (Vachellia drepanolobium) e ne potrete vedere tantissime durante il vostro safari in Kenya. Ogni singolo albero ospita una sola specie di formiche, ad esclusione delle altre. 
Abbiamo già parlato della simbiosi che intercorre tra le bufaghe e i grandi mammiferi in un altro articolo. Tra le formiche e l’acacia fischiante troviamo un’altra relazione mutualistica… o almeno così sembra… 

Ma vediamo come…

04

SETTEMBRE 2020

Simbiosi
Formiche
Acacia fischiante

Leoni in accoppiamento tra le acacie fischianti.  Naboisho Conservancy – 2020

Foto di Sara Gastaldi

Oltre ad avere spine normali, questa acacia ha imparato a far crescere coppie di spine unite alla base da un rigonfiamento cavo e bulboso di circa 3 cm di diametro, chiamato domatia, e il suo unico scopo è di offrire alle formiche una casa. Ma perchè le formiche avrebbero bisogno di un nido sull’albero? Esse si sono adattate alla vita arboricola perchè uno speciale tipo di terreno, il “black cotton”, si allaga facilmente durante la stagione delle piogge, e si asciuga velocemente crepandosi nella stagione secca, rendendo difficile la costruzione del nido sottoterra. Per cui, le formiche regine depongono le uova in queste domatia e la colonia cresce i piccoli nello spazio cavo.

L’acacia ha anche sviluppato ghiandole speciali chiamate “extra-floral nectaries” o, potremmo chiamarle in italiano, “nettarine”, sulla punta delle foglie, le quali producono una secrezione dolciastra ad uso esclusivo delle formiche, non avendo nulla a che fare con i fiori. 

In cambio di cibo e rifugio, le formiche difendono l’albero contro gli erbivori e gli insetti mordendoli o spruzzandogli addosso l’acido formico. 

Formiche del genere Crematogaster e cocciniglie

Acacia fischiante (Vachellia drepanolobium) in fiore

Come potrete immaginare, la competizione per la conquista dell’acacia fischiante tra le quattro specie di formiche è feroce e quando i rami di alberi differenti si toccano, le formiche invaderanno i loro vicini battendosi violentemente per il controllo della pianta, fino a quando una sola colonia avrà la meglio. La specie nigriceps, o formica cocktail dalla testa nera, ne esce sempre decimata, essendo la meno guerrigliera, mentre la specie mimosae è la più aggressiva. Il nome cocktail deriva dal fatto che la coda si muove su e giù ed è qui che emette l’acido formico.

La nigriceps è un predatore e attacca e si nutre di qualsiasi insetto osi avvicinarsi all’acacia, proteggendola, ma per difendere la propria casa dall’invasione di altre formiche, decide di potare l’albero. Sì, avete capito bene: lo pota, come un perfetto giardiniere, tagliando via i germogli orizzontali, facendo sì che la pianta cresca alta e sottile. In questo modo evita il contatto con gli altri alberi, i quali potrebbero celare colonie nemiche. La potatura permette anche alla pianta di stare meglio e di distribuire più energia ai nuovi germogli, alle foglie e alla produzione di ghiandole per il nettare più grandi, il che torna di vantaggio anche alle formiche stesse.

Acacia fischiante e ghiandaia marina petto lilla (Coracias caudatus)

Ma, come ho menzionato nell’articolo sulle bufaghe e gli ungulati, non è tutto così semplice e innocente come sembra. 

Il mutualismo tra la pianta e le formiche nigriceps si trasforma in qualcosa che va ad assomigliare di più al parassitismo. Infatti, queste formiche recidono anche le gemme dei fiori, e in questo modo l’acacia non può più fare i frutti e riprodursi, diventando di fatto sterile. Gli scienziati hanno ipotizzato che l’acacia fischiante abbia “scelto” di scambiare la propria capacità riproduttiva con una salute più vigorosa e la protezione contro i predatori. Le acacie fischianti invece che ospitano formiche meno distruttrici sono ancora in grado di produrre semi e continuare la specie. 

C. mimosae è l’ospite più comune e la più aggressiva, proteggendo l’acacia contro i mammiferi erbivori arditamente, elefanti inclusi, e si ciba del nettare offerto dalla pianta. Ma qui c’è un’altra svolta nella storia. Le mimosae, in determinate condizioni, possono anche allevare le cocciniglie all’interno della domatia, le quali si infilano nella linfa dell’albero per produrre la melata che verrà poi assunta dalle formiche. Ovviamente questo non è un bene per la pianta. (Anche se così aggressive, le mimosae sono parassitate da una specie di farfalle… scriverò un articolo su questo a breve). 

Molto interessante il fatto che questi due tipi di formica, nigriceps e mimosae, conoscono i segnali chimici di allarme che le acacie utilizzano per comunicare e per difendersi, dei quali abbiamo parlato in un altro articolo: I sensi segreti delle piante africane.

Primo piano di una domatia (paio di spine modificate e rigonfie alla base)

Acacia fischiante in fiore

La terza specie,Tetraponera penzigi, non è interessata alla secrezione zuccherina che la pianta le offre e, al contrario, la taglia via. Questa formica in realtà è un agricoltore e coltiva i funghi all’interno della domatia usando le foglie dell’acacia come terreno. Essa non reagisce nemmeno agli attacchi degli erbivori, non offrendo di fatto alcun tipo di beneficio alla pianta. Ma c’è una ragione del perchè le ghiandole nettarine vengano tagliate. Le formiche del genere Crematogaster dominano sulle Tetraponera penzigi e sembrerebbe che quest’ultime distruggano le nettarine proprio per rendere la pianta meno attrattiva alle sue competitor. Un’altra volta, sembra che questo mutualismo sia in realtà una sorta di parassitismo, specialmente in questo caso. 

Come abbiamo detto in un altro articolo del nostro blog, le acacie reagiscono al fatto di essere mangiate dagli erbivori facendo crescere spine più lunghe, ma ovviamente non sprecano energia in questo processo se non ce n’è bisogno, come quando i rami raggiungono una posizione inaccessibile agli animali. L’acacia fischiante porta tutto questo su un altro livello. Oltre ad investire meno energia nello sviluppo delle spine modificate, se la pianta è protetta dai predatori, la pianta smette anche di produrre il nettare per le formiche. Quando succede, prima di tutto le mimosae cambiano il loro comportamento alimentare e iniziano a nutrirsi della melata prodotta dalle cocciniglie che allevano. Si tratta sicuramente di una plasticità ecologica di rilievo. Ma presto la salute della colonia verrà meno e una quarta specie di formica entrerà in gioco: Crematogaster sjostedti la quale prenderà possesso dell’albero. Queste formiche sono probabilmente la più grande fregatura di tutto il sistema mutualistico in discussione. In contrasto alle altre specie di formiche, sjostedti infatti si alimenta principalmente di piccoli invertebrati e non fa il nido nelle spine rigonfie, ma piuttosto nelle cavità dello stelo, aperte dalle larve dei cerambicidi, i coleotteri longicorni (long horn beetle). Mentre le altre formiche prevengono l’infestazione di questi insetti, questo tipo di formica in qualche maniera sembra attirarli o invitarli. Infatti quando queste formiche sono state rimosse dall’acacia nel corso di un esperimento, gli attacchi dei coleotteri si è ridotto in maniera significativa.  Siccome gli alberi abitati da C. sjostedti sono quelli che crescono più lentamente e mostrano i tassi di mortalità più alti, i ricercatori sostengono che i cerambicidi siano un fattore significativo nella riduzione della loro vitalità. 

Per non far mancare nulla, C. sjostedti si prende cura anche delle cocciniglie, le quali purtroppo causano altri danni alla pianta. 

Whistling thorn acacia (Vachellia drepanolobium) inhabited by cocktail ants

Whistling thorn acacia (Vachellia drepanolobium) seed pods

Quindi, qual è il ruolo dei grandi mammiferi che normalmente si alimentano delle foglie di acacia fischiante? Si potrebbe pensare che questa sia la fine per la pianta stessa… ma, come abbiamo visto, la pianta sopravvive e altre specie traggono beneficio da questa situazione e vivono meglio. Inaspettatamente, l’albero avrebbe molte più probabilità di morire se i suoi predatori erbivori fossero rimossi dalla scena. 

Evidentemente, gli erbivori stimolano direttamente o indirettamente lo sviluppo delle spine rigonfie e la produzione di nettare fogliare, il quale fornisce l’ambiente ideale alle formiche. Quando questo stimolo o interazione tra gli erbivori mammiferi e l’albero viene a mancare o si riduce, tutto cambia. C. mimosae  si ritira e si sviluppa una nuova costellazione di organismi e di interconnessioni. La specie C. sjostedti  prospera, come l’infestazione dei cerambicidi, e l’albero cresce più lentamente e le probabilità di morire aumentano. 

Tutto questo offre un disegno meravigliosamente concreto di come le cose in natura siano interconnesse. La vita dell’albero, delle formiche, dei coleotteri e degli erbivori sono tutti fortemente intrecciati. Appena cambia un aspetto, come appunto la scomparsa degli erbivori, le dinamiche delle relazioni esistenti precedentemente cambiano e si sviluppa un nuovo insieme di rapporti.  

Cosa ancora più interessante è che non si tratta di una catena chiaramente definita di connessioni casuali. Non si può semplicemente dire che la mancanza di erbivori causa la minor produzione di zuccheri e di spine rigonfie, che a sua volta causa la dipartita di una particolare specie di formica, che a sua volta causa l’arrivo di un’altra specie, che causa l’infestazione delle larve di long horn beetle e che, infine, causa la morte della pianta.  

Questo è in realtà il nostro prevalente modo di pensare in termini di causa ed effetto. Ci focalizziamo di solito solo sui legami tra specie e fatti singoli. O, meglio ancora, tendiamo ad isolare questi legami al di fuori della totalità del fenomeno e ci concentriamo solo su quelli. Un fenomeno ecologico di questa portata non ci permette di isolare ogni singola relazione uni-direzionale. Qualsiasi elemento, come le formiche o gli alberi, è connesso ad una vasta gamma di altri aspetti. Infatti, quando troviamo qualcosa di “semplice”, dovremmo essere sospettosi. La semplicità è più probabile che sia un artefatto della nostra visione limitata, piuttosto che una vera e propria relazione di causa-effetto. 

Craig Holdrege, che ci ha spiegato questo molto bene, suggerisce una massima molto pertinente: “se trovi una spiegazione semplice, non fidarti, ma cerca la complessità.”, specialmente quando si parla di biologia e di ecologia. Solo così avremo una visione delle cose più realistica e complessa, quale è la natura stessa.

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