Perché le ali delle farfalle sono così colorate e a cosa servono oltre a volare: le molteplici funzioni

Le ali delle farfalle attraggono per i colori vivaci e il movimento agile che le caratterizza. Eppure, l’aspetto che più dovrebbe sorprendere non è tanto quello estetico, quanto quello funzionale visto che, grazie alla forma e alla struttura, sono strumenti perfetti non solo per il volo, ma anche per la termoregolazione, la comunicazione di segnali di difesa o di attrazione del partner e addirittura per la resistenza ai patogeni. Gli studiosi ritengono che diversi habitat, predatori e rapporti intraspecifici siano stati le cause selettive che hanno agito sull’evoluzione della forma e dei colori delle ali di questi insetti. Tutti i Lepidotteri, sia farfalle sia falene, hanno due paia di ali composte da un doppio strato membranoso, rinforzato da una ramificazione di nervature: un po’ come un aquilone. Le membrane sono ricoperte da migliaia di microscaglie tanto che il nome stesso di Lepidotteri, deriva proprio dal greco lepís ‘scaglia’ e pterón ‘ala’, quindi, animali con le ali ricoperte di scaglie. Queste micro-strutture che ricoprono l’ala conferiscono proprietà antiriflesso, capacità di assorbimento del calore, idrofobicità e molto altro. Quella “polverina” impalpabile che resta sulle nostre dita se proviamo ad afferrare una farfalla è proprio il rivestimento di scaglie. Ma, attenzione! Proprio per questo motivo, le ali non vanno mai toccate perché basta davvero poco per distruggerle, condannando a morte l’animale.

Come si formano i colori delle ali delle farfalle: le scaglie

Le diverse tinte derivano dall'insieme del colore e della microstruttura delle singole scaglie. Alcuni pigmenti contenuti nelle scaglie assorbono selettivamente determinate lunghezze d’onda della luce e, nel contempo, la serie di nanostrutture che caratterizzano ogni singola scaglia (creste, lamelle, micro‑rugosità) agiscono come reticoli di diffrazione cioè come una sorta di prisma capace di separare la luce nei suoi colori.

Addirittura, uno studio del 2024 ha evidenziato proprietà ottiche dinamiche delle squame: determinati riflessi dipendono dall’inclinazione dell’ala e conseguentemente di tutte le sue scaglie. In alcune specie i colori risultano meno brillanti quando l'ala è in posizione verticale rispetto a quando è in posizione orizzontale.

In questo modo, quando vediamo ali con giallo, arancione e rosso, vuol dire che sia le squame di copertura che quelle di base presenti sull’ala contengono pigmenti assorbenti selettivi per la specifica lunghezza d'onda. Il colore blu deriva  dalla conformazione delle squame e dalla sovrapposizione di squame con forma diversa. Il bianco invece deriva dal fatto che sia le squame di copertura dell’ala che quelle che formano lo strato di base sono blu, ma poiché sono sovrapposte l'una sull'altra, il risultato ottico è una debole colorazione biancastra.

Le funzioni dei disegni e vari colori 

Ogni gruppo di farfalle ha una colorazione e uno schema di disegno delle ali, tanto da essere considerato fra i caratteri distintivi proprio per la classificazione delle specie. Il colore ha diversi significati funzionali specie-specifici. Per esempio, la combinazione di rosso, giallo o nero spesso corrispondono a segnali di tossicità o indigeribilità per eventuali predatori: sono detti per questo colori aposematici, un nome che anche in questo caso deriva dal greco ("apo", lontano e "sema", segnale). Grandi disegni a forma di occhio sulle ali di alcune specie tendono a spaventare il predatore. Alcuni colori consentono all’animale di mimetizzarsi perfettamente con l’ambiente circostante; altri ancora di riconoscere il partner della stessa specie.

Un sistema perfetto per la termoregolazione

Le ali contribuiscono efficacemente anche al meccanismo di termoregolazione della farfalla grazie a un effetto combinato del colore e della posizione che assumono. Ottengono il massimo di esposizione alle radiazioni solari quando le ali sono completamente aperte e orizzontali un po’ come pannelli solari e il minimo quando sono chiuse e in posizione verticale. È stato osservato in alcuni esperimenti che la chiusura delle ali comporta una dispersione fino al 20% della temperatura toracica in caso di eccesso di calore.

Le farfalle del genere Pieris utilizzano invece una particolare posizione delle ali per favorire l’esposizione al sole per riflessione, in modo da convogliare le radiazioni verso il corpo, come confermato da studi degli anni Ottanta. Anche la colorazione dell'intera superficie alare influenza i meccanismi di accumulo o dispersione del calore. Per esempio, sempre dallo studio sul genere Pieris è emerso che la colorazione nera (melanica) in regioni più esterne dell’ala, verso i bordi, concentra l’assorbimento della radiazione nella parte periferica e abbassa la temperatura corporea, mentre porzioni nere poste in altre zone delle ali favoriscono il riscaldamento del corpo.

Come struttura e forma delle ali determinano il volo

Le dimensioni, la forma e ancora una volta le micro-scaglie delle ali conferiscono alla farfalla una perfetta funzionalità nel volo. Le squame sono disposte secondo uno schema aerodinamico che favorisce la portanza del volo, cioè la forza aerodinamica che spinge verso l'alto e che permette di sollevarsi e sostenersi in volo.

Le ali sono collegate al torace tramite un meccanismo a leva. La superficie alare della farfalla è molto grande rispetto al corpo: pensate che le femmine della farfalla della Regina Alessandra (Ornithoptera alexandrae) che vive in Papua Nuova Guinea raggiungono un’apertura alare di circa 25–28 cm, garantendole il primato di farfalla più grande del mondo. Nonostante questa discrepanza tra grandezza del corpo e quella delle ali, le farfalle sono dotate di capacità che consentono di controllare ogni singolo battito d'ala con un sistema molto più efficiente anche rispetto a quello di una libellula. Questo sofisticato sistema permette alle farfalle di mantenere un volo stabile anche i presenza di raffiche di vento.

Le microstrutture alari con funzione idrorepellente e antibatterica

Le scaglie che rivestono le ali osservate al Microscopio Elettronico a Scansione (SEM) presentano una ultrastruttura “a scale” che favorisce un’azione idrorepellente e antibatterica. In pratica le gocce d’acqua non riescono ad aderire e scivolano rapidamente sulla superficie dell’ala portando via con sé anche microparticelle di sporco o batteri. Le superfici sono composte da materiali come la chitina che hanno anch'esse proprietà idrofobiche, cioè che respingono l'acqua e l'effetto combinato fra composizione e struttura conferisce spiccata proprietà repellenti e autopulenti. Secondo recenti ricerche, infatti, la struttura a scale, mista all'idrorepellenza, renderebbe difficile, per i batteri aderire alla superficie delle ali e riprodursi.

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