Not all isotopes make good geolocators: trophic transfer reveals contrasting geolocation potential in eastern spruce budworm

Gli scienziati cercano da tempo un modo per determinare dove si sia trovato un animale semplicemente osservando il suo corpo. L'idea si basa su una semplice verità: l'acqua, il suolo e l'aria in luoghi diversi contengono firme chimiche uniche. Quando le piante bevono l'acqua locale o assorbono nutrienti dal suolo locale, assorbono queste firme. Gli animali che mangiano quelle piante trasportano poi le stesse tracce chimiche nei propri tessuti. Misurando queste tracce, i ricercatori possono spesso risalire all'origine o al percorso migratorio di un insetto o di un uccello. Questo metodo, noto come geolocalizzazione tramite isotopi stabili, è diventato uno strumento standard per il monitoraggio della fauna selvatica, specialmente per creature troppo piccole per trasportare tag elettronici. Tuttavia, l'intero approccio si basa su un'ipotesi critica: che i segnali chimici si spostino dalla pianta all'animale in modo prevedibile e affidabile. Se l'animale altera troppo il segnale durante la digestione del cibo, o se il segnale si perde nel processo, la mappa diventa inutile.

Un team di ricercatori si è posto l'obiettivo di testare questa ipotesi utilizzando la falena del pino (Choristoneura겠다는 spruce budworm), una tignola che si nutre di alberi nell'est del Canada. Hanno raccolto falene e gli aghi degli alberi ospiti da località note in tutta la regione. In laboratorio, hanno misurato cinque diversi marcatori chimici sia nel fogliame che nelle falene per vedere quanto bene ciascuno di essi viaggiasse dalla pianta all'insetto. I risultati hanno rivelato che non tutti i marcatori chimici sono uguali. Alcuni si sono trasferiti con una precisione straordinaria, mentre altri sono falliti quasi completamente.

Lo studio ha scoperto che due marcatori specifici si sono distinti come eccellenti strumenti per tracciare queste falene. Un marcatore, legato al modo in cui lo zolfo si comporta in natura, si è spostato dagli aghi degli alberi alla falena con quasi nessuna variazione del suo valore. Ha mostrato una corrispondenza quasi perfetta tra la pianta e l'insetto e, poiché i modelli dello zolfo in tutto l'est del Canada sono già ben mappati, questo marcatore offre una via chiara per individuare con precisione la provenienza di una falena. Un secondo marcatore, che riflette l'età delle rocce nel suolo locale, ha fornito anch'esso buone prestazioni. Sebbene le singole falene fossero talvolta troppo piccole per fornire una lettura chiara da sole, quando i ricercatori hanno combinato i campioni di diverse falene, il segnale proveniente dalle rocce del suolo è emerso chiaramente, corrispondendo con alta precisione alla geologia locale.

Un altro marcatore, legato all'azoto, si è trasferito anch'esso molto fedelmente dall'albero alla falena. I ricercatori hanno osservato uno spostamento costante del valore, il che significa che potevano prevedere esattamente come il corpo della falena alterasse il segnale della pianta. Questo lo rende uno strumento potente, a patto che gli scienziati possano prima mappare i modelli di azoto negli alberi in tutta la regione. Tuttavia, lo studio ha anche evidenziato limiti significativi. Un marcatore basato sul carbonio ha mostrato solo una connessione moderata tra la pianta e la falena, con troppa variazione da un punto all'altro per essere utile per un tracciamento preciso. Sorprendentemente, il marcatore basato sull'idrogeno, che è attualmente lo strumento più comune usato per la geolocalizzazione degli insetti, ha avuto prestazioni molto scarse. I valori dell'idrogeno nelle falene erano appena correlati ai valori degli alberi che avevano mangiato, con una tale variazione casuale che il segnale era stato effettivamente perso.

Queste scoperte mettono in discussione l'idea che un marcatore chimico sia intrinsecamente buono o cattivo per il tracciamento degli animali. Invece, lo studio dimostra che l'utilità di un marcatore dipende da un complesso mix di fattori: come l'ambiente distribuisce la sostanza chimica, come la pianta la assorbe e come l'animale la elabora. Per la falena del pino, lo zolfo e lo stronzio offrono una mappa affidabile, mentre l'idrogeno, nonostante la sua popolarità, non riesce a raccontare la storia. Ciò significa che gli scienziati non possono semplicemente applicare un elenco standard di marcatori a ogni specie. Per tracciare accuratamente qualsiasi animale, i ricercatori devono prima comprendere come quel particolare animale interagisce con la chimica del suo cibo e del suo ambiente locale.