Comunicazione di allarme e difesa cooperativa in specie simpatriche del genere Formica (Hymenoptera, Formicidae): segnali chimici, aspetti comportamentali e coevoluzione

L’integrità di una colonia di formiche dipende in larga misura dall’abilità delle operaie che ne fanno parte di difenderla dalle numerose fonti di pericolo. La cooperazione tra i numerosi individui presenti rende estremamente efficaci i meccanismi difensivi di una colonia anche verso i nemici più pericolosi (BUSCHINGER e MASCHWITZ, 1984). Il meccanismo di difesa cooperativa si basa sull’invio di particolari segnali chimici prodotti dalle numerose ghiandole esocrine presenti nel loro corpo che avvertono le compagne dell’imminenza di un pericolo e mediano l’organizzazione delle reazioni di risposta (HÖLLDOBLER e WILSON, 1990; BILLEN e MORGAN, 1998). La prima parte di questa ricerca di dottorato ha avuto come obiettivo quello di caratterizzare la reazione di allarme delle due specie simpatriche Formica cunicularia e Formica rufibarbis. I bioassays comportamentali effettuati su frammenti di colonie hanno dimostrato che entrambe le specie attuano una strategia di Allarme aggressivo (Aggressive Alarm) e che la difesa cooperativa attuata è caratterizzata dal fenomeno dell’”Enemy specification”, in particolare nei confronti del loro parassita Polyergus rufescens. La seconda parte della ricerca è stata dedicata all’individuazione delle sorgenti ghiandolari dei feromoni di allarme sia di F. cunicularia che di F. rufibarbis. A tale scopo sono stati testati su frammenti di colonia e su singoli individui gli estratti del contenuto delle principali ghiandole esocrine delle Formicine. I risultati hanno dimostrato che per entrambe le specie il secreto della ghiandola mandibolare induce una risposta comportamentale del tutto paragonabile a quella dell’Allarme aggressivo. Inoltre anche il secreto della ghiandola del veleno sembra essere coinvolto in questo fenomeno ma solo nelle fasi successive. Quando le operaie sono già uscite dal nido ed hanno individuato la fonte di pericolo il secreto di tale ghiandola permette di mantenere alto e prolungato nel tempo lo stato di agitazione proprio di questa reazione difensiva. L’ultima parte della ricerca è stata focalizzata sull’analisi del contenuto della ghiandola mandibolare di operaie di F. cunicularia e sull’individuazione delle componenti attive del feromone di allarme in questa specie. L’analisi chimica effettuata con tecniche di Gas-cromatografia accoppiata a spettrometria di massa (GC-MS) ha individuato 10 sostanze presenti nel secreto della ghiandola mandibolare. Solo 4 di esse (4-metil-3-eptanone, 3-etil-4-metil-1-pentanolo, Metil-6-metilsalicilato, Esadecanolo) sono potenzialmente coinvolte in fenomeni di comunicazione chimica poichè le altre sono sostanze lipidiche molto comuni, difficilmente coinvolte in questi processi. Queste sostanze sono state saggiate in bioassays comportamentali su frammenti di colonia che hanno dimostrato il ruolo del 3-etil-4-metil-1-pentanolo nell’evocare risposte comportamentali tipiche dell’Allarme aggressivo. Il 3-etil-4-metil-1-pentanolo risulta quindi essere una componente attiva del feromone di allarme della specie F. cunicularia.