Tag, sei un insetto / entomologia

Se vedi una farfalla posarsi su un ramoscello, uno scarafaggio che corre su un tronco d'albero, o una formica che marcia lungo il terreno, forse ti chiedi che cosa stia facendo quando non stai guardando. Da dove viene, e dove sta andando?

Gli scienziati fanno ogni sorta di cose per introdursi nella comprensione della vita quotidiana di individui e gruppi attraverso i regni animali, spesso cercando di taggare da lontano. Assicurano i collari GPS agli elefanti, allacciano gli accelerometri alle gelatine di luna e allattano gli uccelli con trasmettitori satellitari o bande colorate. Questi dati possono essere una finestra sull'intervallo di una specie, dieta e comportamento illuminante, ad esempio, se i gatti selvatici in Australia decimano la fauna locale o il grado in cui il ghiaccio che si scioglie è affamato di orsi polari.

Tra questi animali, gli insetti non sono i collaboratori scientifici più disponibili. Piccoli e di breve durata, non sono realmente costruiti per portare strumenti di monitoraggio che potremmo voler usare (supponendo, cioè, possiamo trovarli affatto). Per entomologi, ingegneri e altri scienziati, ottenere una vista da insetto vale la pena. Tagging e tracciamento degli insetti offre informazioni su tutto, dalle migrazioni di massa al comportamento delle colonie ai loro appetiti distruttivi per alberi e colture. Ecco tre esempi di come i ricercatori hanno cercato di attaccare le giostre con gli insetti e ciò che hanno imparato lungo la strada.

Farfalle monarca

Le farfalle monarca non sopportano di essere fredde. Mentre l'estate si trasforma in autunno, le farfalle colpiscono la strada. Negli Stati Uniti e in Canada, quelli ad ovest delle Montagne Rocciose volano in California, per appollaiarsi nei boschetti costieri. Ad est delle montagne, si dirigono in Messico. Alcuni di questi insetti svolazzano più di 3.000 miglia e ritornano ai posatoi dei loro antenati. Più di un miliardo di monarchi discendono ogni anno sulle foreste montane del Messico. Nelle riserve di El Rosario e Sierra Chincua, a Michoacán, coprono i rami di Abies religiosa, o abeti sacri, come la shag arancio e nero.

Per mappare i percorsi delle farfalle - e determinare quanti ne arrivano al traguardo - i naturalisti spesso li taggano subito dopo che escono dai loro crisalaidi. Rondeau Provincial Park, nel sud-ovest dell'Ontario, in Canada, ospita un festival annuale di taggatura. Innumerevoli monarchi depongono le uova lì ogni estate, su piante da asclepiadi vicino alla riva del lago Erie. Ogni autunno, naturalisti e volontari fanno del loro meglio per intercettare circa 1.000 di loro, premono un adesivo su ciascuno di essi e lo spediscono sulla sua strada.

Tagging si verifica in dune di sabbia, paludi e giardini sparpagliati, dove le farfalle si posano su erba rosata di Joe-Pye o stella fiammeggiante cespugliosa. "Dal momento che [i monarchi] non viaggiano insieme in stormi come gli uccelli, la migrazione è più di un flusso costante attraverso il nostro parco nell'arco di due o tre mesi", dice Caitlin Sparks, un interprete senior lì. Potrebbero non raggiungere le densità che fanno in Messico, ma, dice Sparks, "si radunano in gruppi di notte tra i rami degli alberi, che è uno spettacolo magico".

Il parco partecipa a un programma guidato da Monarch Watch, un progetto dell'Università del Kansas. I tag del programma sono piccoli, circa il diametro della gomma su una matita e leggeri. Quando i monarchi stanno nettare di fiori, i volontari li coprono con reti a rete conica. Gli insetti volano istintivamente verso la punta. Monarch Watch raccomanda che il tagger umano usi cautamente il pollice e l'indice per premere un'etichetta sulla cellula discale a forma di guanto dell'ala delle farfalle. Questo è vicino al centro di gravità dell'insetto, quindi non li butta via. Ogni tag è contrassegnato con un indirizzo email, un numero di telefono e un codice univoco composto da tre lettere e tre numeri. Taggers usa un foglio di calcolo per registrare le farfalle che incontrano. La speranza è che qualcun altro userà questo codice per identificare la farfalla dall'altra parte del viaggio.

Ci sono voluti anni per arrivare alla semplicità e al posizionamento del tag. All'inizio, Monarch Watch emulava una strategia degli anni '70, in cui i ricercatori sfregavano le squame dalle ali per fare in modo che le etichette rettangolari aderissero. Quando Chip Taylor, direttore del programma e professore emerito di ecologia presso l'Università del Kansas, provò questo approccio nel 1992, scoprì che i monarchi stavano venendo mutilati. "Troppe ali sono state rotte nel processo di sfregamento delle squame, e poi le tue farfalle sono morte, giusto?" Poi, ha provato un piccolo cartellino sul lato inferiore del retropiede. Quelli venivano con piccole bottiglie di adesivo, ma i volontari non riuscivano a capire esattamente quanto usare. (Ci sono state segnalazioni di farfalle che sono state incollate sull'erba, sul marciapiede o sulle dita.) Il team ha optato per l'attuale approccio nel 1997.

Monarch Watch collabora con esperti locali in Messico, ma i dati che acquisiscono insieme non dipingono un quadro completo. L'obiettivo è che gli agricoltori locali raccoglieranno i tag dalle farfalle che si muovono attraverso le montagne e li salveranno finché i team di Monarch Watch non arriveranno a prenderli. (Il Monarch Watch paga una commissione di $ 5 per ogni tag recuperato.) Il rapporto tra i tag recuperati e quelli apposti è ancora basso. Di 1,4 milioni che sono stati apposti ai monarchi negli ultimi due decenni, il team ha solo dati da circa 14.000.

Ma il lavoro continua. "Vogliamo imparare qualcosa sulla migrazione, sull'intero flusso e su come varia di anno in anno", afferma Taylor. Monitorare queste dinamiche potrebbe aiutare i ricercatori a capire dove si nascondono le farfalle e informare gli sforzi di conservazione in quegli habitat, che stanno svanendo nel Midwest americano. Potrebbe anche chiarire la relazione tra clima e migrazione. Quest'anno, che ha visto un'ondata di clima caldo in tutto il Midwest, Taylor afferma che "la migrazione è in ritardo rispetto al programma".

Borers smeraldo di cenere

Questi coleotteri iridescenti, originari dell'Asia e altrimenti noti come Agrilus planipennis, sono stati rilevati per la prima volta in America nel 2002, quando sono arrivati in Michigan. I ricercatori sospettano che siano rimasti in giro per un po 'prima che qualcuno se ne accorgesse, ma quando lo abbiamo fatto, le cose hanno iniziato a deteriorarsi rapidamente. I coleotteri hanno un gusto per 16 specie di alberi di frassino, e sono stati accusati di averne distrutto milioni in 30 stati. I segni di un'infestazione includono gli arti denudati, il ramoscello insolito dal tronco e le scissioni profonde nella corteccia. I ricercatori sanno che, all'inizio dell'estate, i coleotteri si fanno strada da buche che assomigliano un po 'agli occhi di gatto.

Quello che fanno dopo è ciò che Deborah McCullough voleva capire. Un entomologo forestale presso il College of Natural Resources della Michigan State University, McCullough una volta allevò un sacco di questi coleotteri e li contrassegnò con piccoli tocchi di vernice non tossica. (Un approccio correlato, che ottenne una certa trazione negli anni '60, prevedeva la marcatura di milioni di famigerati parassiti delle colture con tracce di polvere fluorescente).

Il lavoro di McCullough ha colpito un grosso problema. "Una volta rilasciati, non li abbiamo mai più visti", dice. "Quei coleotteri sono davvero buoni volatori e non ci sono buoni attrattivi o metodi per intrappolarli." Il risultato? "Un sacco di tempo e fatica, nessun dato." McCullough conosce un altro progetto che ha provato un approccio simile con fili di trasmettitore minuscoli. Anche quello si è spento, lei dice, senza mai uscirne allo stato selvatico. "I coleotteri sono troppo piccoli per portare qualcosa in giro", dice McCullough, "anche se è solo un piccolo pezzo di filo."

C'è molto altro da sapere su dove vanno i coleotteri, quando, e perché. Finora, almeno, il monitoraggio non sembra essere la risposta. Nel tentativo di orlare gli scarafaggi, almeno, il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti enfatizza la limitazione del movimento della legna da ardere, poiché spesso infestano i fasci. L'agenzia raccomanda di comprare legna da ardere locale e bruciare l'intera pila.

termiti

Kirstin Petersen, ora ingegnere presso la Cornell University, lavora nel campo dell'intelligence incarnata collettiva. L'idea è che gli attori - nel suo caso, i piccoli robot - possono svolgere le attività in modo davvero efficiente come gruppo quando collaborano e rispondono alle informazioni sensoriali. Nel mondo degli insetti, c'è una specie che ha già tutto questo. Quindi, alcuni anni fa, pensò che sarebbe meglio dare un'occhiata più da vicino alle termiti.

Petersen aveva già approfondito la letteratura esistente sul comportamento delle termiti, ma non aveva visto una colonia in azione, da vicino. Così, quando era una studentessa, lei e i suoi collaboratori hanno trascinato un entomologo in Namibia, dove hanno guardato i giganteschi tumuli seussiani che le colonie di termiti costruiscono, e poi hanno dovuto decidere il modo migliore per capire cosa stava succedendo dentro.

Il team ha creato alcune trappole e poi ha trasferito gli insetti in una scatola di Petri. Nel laboratorio, le termiti erano abbastanza facili da vedere, ma contrassegnarle era una seccatura. E le termiti, che sono abituate ad essere occupate, sembravano letargiche, qualcosa che il lungo tempo necessario per contrassegnarle rendeva ancora peggiore. "Il loro comportamento si deteriora più a lungo sono lontani dal tumulo", dice Petersen.

Quindi il team ha trovato un modo per rintracciare le termiti usando i segni che hanno già. Con il software semi-automatico, si sono concentrati sul punto più luminoso sull'addome di un insetto, e poi lo hanno usato per seguire il comportamento dell'individuo. Hanno montato una telecamera aerea e misurato il movimento di ogni termite da un fotogramma all'altro (con successiva verifica da parte degli umani). Questo approccio ha ridotto il tempo a disposizione. Marcarli manualmente avrebbe richiesto settimane, dice Petersen. Il software ha funzionato in poche ore. Inoltre, "non avremmo a che fare con le termiti stanche", aggiunge.

Petersen ha visto che c'è molta varietà nel modo in cui le termiti specifiche sono andate ai loro giorni. "Alcuni erano esploratori e alcuni erano a domicilio e si occupavano della manutenzione", afferma. Questo tipo di variazione può essere progettato anche in colonie di robot. Dì che i robot stanno costruendo un edificio. Forse trarrebbero vantaggio dall'avere un po 'di libertà per fare le loro cose e per eseguire compiti diversi in modi diversi. "Invece di chiedere loro di costruire secondo un progetto, possiamo farlo come le termiti", dice Petersen, dando loro ampi parametri, come specificare che una cucina dovrebbe essere vicino ad un bagno, ad esempio, o che le scale appartengono vicino ad un ascensore.

Con i collaboratori di Cornell, Petersen guarda ora verso il cielo e sta sviluppando un metodo per etichettare le api da miele con sensori termici per mappare le loro tattiche di foraggiamento. "Gli ingegneri hanno molto da imparare dai biologi comportamentali", dice. "E cosa imparano dalla natura."