mercoledì 10 settembre 2014

Sottile ma resistentissima, Come una tela di ragno




Questo post ha una storia strana. Non è nato dalla lettura di un romanzo o di un saggio ma da una piccola piacevole esperienza estiva.
Ho trascorso una serena – anche se umida e piovosa – estate in montagna, facendo lunghe passeggiate nei boschi in compagnia del consorte e di Mirra, la mia compagnuccia canina. Siamo un trio collaudato, ormai: la cana bada a se stessa e ficca il muso fra i cespugli alla ricerca di mirtilli (pochissimi quest'anno), more e lamponi. Noi pure, e al bottino aggiungiamo eventuali funghi. Gesti parchi, parole poche e tanto silenzio.
Ragni e ragnatele sono incontri abituali, tanto che abbiamo soprannominato uno dei nostri boschi preferiti «bosco dei ragni»; una mattina, nella pausa tra un paio di rovesci di pioggia, ho notato tantissime tele di ragno splendenti di gocce di pioggia. Non è uno spettacolo insolito, lo so. Ma quel giorno mi è parso particolarmente bello e io ero abbastanza in pace con me stessa da dedicare tempo ad ammirarlo. Ho anche tentato di fotografarne alcune, con esiti rudimentali, di cui sono stata abbastanza soddisfatta fino al momento in cui, in rete, ho cercato altre immagini.
Va beh, sono molto meno di un fotografo dilettante. Ma sono le mie ragnatele. Quelle dei ragni che ho conosciuto io, ecco.
Esplorando la rete alla ricerca di tele ho rintracciato informazioni e curiosità abbastanza interessanti da ripagare il mio tempo e da scriverci un post.

Tranquilli, aracnofobi!

Antonio Ligabue: Tigre con ragno, 1953
So per certo che anche tra i pochi che mi leggono ve ne sono, se non altro perché le percentuali danno in proposito valori abbastanza elevati: solo il 3 – 7 % degli individui provano fobie molto gravi verso gli aracnidi ma circa il 50% delle donne ed il 18% degli uomini manifesta una generica «attivazione fisiologica» alla presenza di un ragno. La mia nonna faceva sicuramente parte della prima categoria, tanto che un semplice opilione la trasformava più o meno in una statua di sale. Ma, per giustizia, i tanto vituperati ragni dovrebbero almeno godere della stima di fobici di altro genere,  come la mia amica che, terrorizzata dalle vespe, li considera vere e proprie armi di difesa biologiche.
Però, aracnofobi, le parole non zampettano qua e là e non tessono tele, quindi non fuggite ma continuate a leggere: vorrei, con la mia prosa pacata e venata di sincero entusiasmo, se non convincervi che «ragno è bello» almeno che i ragni sono fantastici ingegneri e mirabili tessitori.
Proviamo?

C'è seta e seta
Innanzitutto ogni tela di ragno è composta di seta.
Le sete sono una categoria di sostanze formate per circa il 50% da un polimero proteico denominato fibroina.
E in due righe e mezza abbiamo già messo molta carne al fuoco. 
Un polimero è una macromolecola, ovvero una molecolona costituita da un gran numero di gruppi molecolari più piccoli (unità) legati «a catena» in maniera sempre uguale.
In realtà, una proteina non è un vero polimero, perché le sue unità (gli aminoacidi) non sono tutte uguali, ma di una ventina di tipi diversi; l'amido delle patate o del riso, quello sì che è un vero polimero, fatto tutto di glucosio: glucosio-glucosio-glucosio-glucosio-....
Ma nelle sete gli aminoacidi sono principalmente glicina, alanina e serina (il modo in cui si alternano determina il tipo di seta, ma ciascun tipo di tela ha la propria struttura aminoacidica. Nella sete che compongono le tele dei ragni l'altro 50% è costituito da pirolidina, potassio idrogeno-fosfato e potassio nitrato. La pirolidina è estremamente igroscopica (cioè assorbe moltissima acqua), il potassio idrogeno-fosfato rende la tela acida e il potassio nitrato è un forte antibatterico. Insieme queste tre componenti fanno sì che la ragnatela, pur essendo proteica (e quindi assimilabile da altri organismi) non venga attaccata da batteri e funghi.
E già questo non è poco. Ma c'è molto di più.

Una tela di ragno è costituita da due tipi di seta. Un primo tipo di filamento, rivestito da un liquido ghiandolare vischioso, serve al ragno per intrappolare gli insetti. Il secondo è composto da un particolare tipo di seta chiamata dragline (filo teso) ed è un vero portento naturale, studiato da molti ricercatori per la sua flessibilità, l'elasticità e la resistenza. Questo filo ha una resistenza alla pressione 6 volte maggiore di quella dell'acciaio.
Ma vah! Se basta un dito per rompere la tela!
Vero, ma la tela non è densa come l'acciaio; a dimensione molecolare, tra i fili vi sono enormi spazi vuoti. Quello che conta è il rapporto tra carico di rottura e densità, e questo valore per la dragline di ragno è circa 4 volte maggiore di quello di una fibra sintetica come il nylon.
La seta dragline è costituita da due polimeri proteici simili ma non identici, con molte sequenze ripetute, ricche in alanina, glicina, glutamina e prolina;  a una delle estremità dei polimeri sono presenti circa 100 residui amminoacidici non ripetuti e altamente conservati durante l'evoluzione (segno che sono talmente funzionali da non essere rimpiazzabili in maniera casuale da altri aminoacidi inseriti per errore) .
Qui occorre aprire una parentesi: La ragnatela non è una struttura continua e la sua resistenza non può essere semplicemente paragonata all'elasticità lineare dei materiali continui; ad esempio, l'acciaio per molle – materiale continuo – segue una legge lineare e la sua forza è proporzionale allo spostamento (lineare-elastica); nel ferro e negli acciai più duttili, invece la forza è proporzionale allo spostamento fino a un valore critico oltre al quale lo spostamento cresce a forza costante (elasto-plastica). Il segreto di un materiale non continuo come la ragnatela sta nel comportamento «iper-elastico» del filo di seta. 
 
Il filo
A produrre le sete provvedono alcune ghiandole presenti all'interno dell'opistosoma dei ragni. Se ne conoscono sette tipi diversi, collegate con le ghiandole da dotti sottilissimi (che variano da due a cinquantamila); ogni subordine di ragni ne possiede solo alcune, di solito tre paia, ma alcuni ne possiedono solo uno e altri anche quattro. Quando la seta è emessa all'esterno passa dallo stato liquido a quello solido.
Per avere informazioni molto dettagliate e belle immagini sulla struttura della seta e delle filiere cliccate qui.

La tessitura
E ora vediamo com'è fatta una ragnatela, ad esempio quella del ragno crociato.
Innanzitutto c'è filo e filo: ci sono i cavi portanti radiali che hanno un ruolo strutturale e non sono appiccicosi e quelli circonferenziali che compongono la spirale, che sono appiccicosi e strutturalmente diversi dai primi e da quelli usati per ancorare la tela al substrato. Inoltre i fili di cattura possono essere semplicemente adesivi o anche adesivi lanuginosi. Inoltre le classiche ragnatele a foglio, cioè semplicemente bidimensionali, hanno al di sopra degli agglomerati informi di seta che servono sia per disorientare l'insetto, sia per proteggere il ragno da predatori come vespe e piccoli uccelli.
Le varie famiglie di ragni sostruiscono tele differenti: a foglio, a groviglio, a imbuto, a spirale… Per vederne le immagini potete cliccare qui


Il ragno al lavoro
Il ragno scende in caduta libera da un cavo che diventerà il punto di partenza della costruzione. Giunto al punto giusto il ragno si lascia dondolare al vento e quando gli arriva a tiro un altro buon punto di ancoraggio fissa il suo cavo all'albero o al substrato che dovrà reggere la tela. Quando i cavi portanti sono fissati il ragno comincia a intrecciare i fili appiccicosi e dà forma alla costruzione.
Per vedere un ragno al lavoro cliccate qua.
Il nostro ingegnoso ingegnere è in grado di costruire una tela già a due settimane dalla nascita, prima che il suo SNC (sistema nervoso centrale) sia completamente sviluppato.

Ma perché sgobbare tanto?
La ragnatela è una risorsa molto duttile per i ragni che ne costruiscono per vari scopi: la più nota è la cattura delle prede. I ragni che le costruiscono sono molto sensibili alle vibrazioni e localizzano velocemente le prede che si dibattono nella seta appiccicosa, quindi provvedono a pungerle con i cheliceri velenosi e poi a ricoprirle di fasce di seta per immobilizzarle. Poi le consumano o le conservano per un pasto successivo. Ma la seta serve anche a foderare i nidi dove i ragni sverneranno, a costruire specie di vele per sfruttare il vento e spostarsi anche per decine e centinaia di chilometri, a conservare le uova e, prima ancora, a condurre a buon fine il corteggiamento della femmina, offrendo prede incartate in una tela apposita. (Qui per vedere foto davvero suggestive).

Il ragno non butta via niente
La produzione delle sete è molto dispendiosa e comunque, dopo qualche giorno, i fili adesivi perdono la loro vischiosità; la tela, inoltre può essere gravemente lesionata da passanti sciagurati come noi umani, grossi insetti, uccelli ecc. Quindi i ragni riciclano il materiale rimangiandola, in fondo sono proteine, e digerendola, indovinate, con un set di enzimi che utilizza anche per tagliare i fili durante la costruzione. L'archifilo, comunque, cioè il primo filo strutturale, viene riutilzzato per costruirne una nuova.

Antichi tessitori
cortesemente dal sito lickr.com
Gli araneidi – insieme a opilionidi, scorpioni, acari e numerosi altri ordini – appartengono alla classe degli Aracnidi (phylum degli artropodi), i primi animali a colonizzare le terre emerse, e ne sono l'ordine più numeroso con 41.000 specie classificate.
Strutturalmente il loro corpo è suddiviso in due parti: prosoma anteriore e opistosoma posteriore Possiedono un primo paio di appendici, i cheliceri, con funzioni alimentari e di difesa, un secondo paio, i pedipalpi con funzioni sensoriali, locomotorie, fossorie e riproduttive. Le altre paia di appendici costituiscono sono le zampe vere e proprie, con funzione ambulatoria.
Gli araneidi sono un ordine molto antico, e risalgono al periodo Devoniano, circa 400 milioni di anni fa. Si suppone che già allora questi animali sapessero produrre dei fili di seta, ma fino a pochissimo tempo fa le prove che i fili fossero adesivi risalivano soltanto a 40 milioni di anni fa, riscontrati in un campione di ambra del Baltico.
Ultimamente, però, il dott. Zschokke dell'Università di Basilea ha segnalato su Nature di agosto 2014 di aver identificato, in un campione di ambra fossile libanese, un filo adesivo risalente a 130 milioni di anni fa (Cretaceo inferiore) molto simile a quelli prodotti dai ragni attuali, ricoperto di gocce di «colla» intrappolate nell'ambra;

… l'uso di fili adesivi nelle ragnatele per catturare le proprie prede fu un'innovazione determinante per i primi ragni e contribuì ampiamente al loro successo ecologico…
ha spiegato lo studioso nell'articolo.

Vecchie curiosità


Questo è (anzi fu) Friularachne, un ragno lungo meno di mezzo centimetro. Il fossile, ritrovato nei pressi di Udine, mostra appendici ambulatorie sottili, cheliceri relativamente grandi e robusti e pedipalpi che permettono di identificarlo come maschio adulto. Friularachne viveva nelle isole di un mare tropicale poco profondo che copriva il Friuli 215 milioni di anni fa.


 


Questa, invece è (riportata sul sito dell'Ansa) una sorta di «istantanea» intrappolata in una goccia di ambra ritrovata nel Myanmar. Il ragno, un giovane maschio, sta cacciando una piccola vespa parassita. L'intera scena risale a circa 100 milioni di anni fa ed è contemporaneamente la più antica scena di caccia di un ragno e la più antica dimostrazione di un comportamento sociale di un araneide, in quanto la resina ha intrappolato anche i resti di un secondo ragno che condivideva la medesima tela. Questo comportamento è oggi molto raro ma praticato da alcune specie.
Il reperto è particolarmente interessante anche perché contiene 15 filamenti intatti di seta.

Esageriamo
Con quest'ultima segnalazione metterò alla prova il coraggio degli aracnofobi, che comunque non devono preoccuparsi: gli avvistamenti di questo genere sono rari e lontani.
Nell'agosto 2007 nella riserva naturale del lago Tawakoni, in Texas, i visitatori hanno scoperto un'enorme e intricata tela di ragno larga 180 metri. La ragnatela copriva alberi alti anche cinque metri ed era talmente fitta che le piante presentavano una vistosa defogliazione dovuta all'impossibilità di ricevere luce solare sufficiente a svolgere la fotosintesi. 
 

Alcuni degli entomologi accorsi a studiare il fenomeno hanno supposto che la ragnatela fosse stata costruita da una comunità composta di varie specie di ragni «sociali», capaci di collaborare, ma è più probabile che la megatela sia stata un frutto del caso e delle abbondanti piogge primaverili: al termine della stagione, le acque si sarebbero ritirate mentre la temperatura media della zona aumentava, trasformandola in un perfetto habitat per zanzare e altri insetti. Richiamati da tanto ben di dio i ragni di varie specie hanno cominciato a costruire ragnatele separate ma sempre più vicine fino a confluire in una tela gigantesca.
Avvistamenti simili sono avvenuti anche in Pakistan e potrebbero avere il medesimo genere di spiegazione.


E  per (quasi) finire, segnalo un sito davvero interessante e  ricchissimo di materiali e informazioni.
Occhio, aracnofobi, qui i ragni si vedono proprio da vicino!
Aracnofilia - Centro Studi sugli Aracnidi www.aracnofilia.org

Ma se proprio non vi bastasse ancora, date un'occhiata qui!

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