Gli afidi sono uno dei visitatori meno graditi del giardino. Questi piccoli insetti possono causare danni sostanziali in agricoltura, ma come scelgono effettivamente le piante ospiti? Quali sono i meccanismi di base dietro questo? I ricercatori delle università di Bonn e Kassel presentano ora due nuovi modelli che possono essere utilizzati per analizzare la visione dei colori degli afidi e quindi come gli animali rispondono alle piante. Ciò apre nuove possibilità per la ricerca futura su questo argomento, ma potrebbe anche essere rilevante per le applicazioni agricole. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Philosophical Transactions of the Royal Society B:Biological Sciences .

È noto da anni che gli afidi amano particolarmente il colore giallo, motivo per cui in agricoltura a volte vengono utilizzate trappole di colore giallo per monitorare gli afidi nelle colture. Per il loro attuale studio, i ricercatori hanno distribuito un totale di oltre 200 trappole colorate con circa 70 colori diversi sul campo in due primavere consecutive.

Utilizzando uno spettrometro di luce, hanno misurato i cosiddetti spettri di riflettanza dei singoli colori per ciascuna lunghezza d'onda. "Lo spettrometro ci consente di quantificare oggettivamente i colori. Questo è importante perché gli esseri umani percepiscono i colori in modo molto diverso dagli insetti, quindi non possiamo fare affidamento sui nostri occhi per questo", afferma il capo dello studio, il Prof. Dr. Thomas F. Döring dell'Istituto di Crop Science and Resource Conservation (INRES) presso l'Università di Bonn.

I dati di riflettanza e i dati comportamentali, ovvero il numero di afidi catturati per trappola, hanno poi costituito la base per due modelli matematici. L'obiettivo era correlare la riflettanza e i dati comportamentali, e in questo modo scoprire quali lunghezze d'onda sono decisive per la risposta dell'afide.

Due modelli con risultati simili

Nel primo modello, gli scienziati hanno incorporato dati già noti su quali fotorecettori vengono stimolati quando gli afidi cercano cibo. Il secondo modello ha fatto a meno dei dati fisiologici e ha considerato solo il comportamento degli animali e i dati di riflettanza misurati per colore. Per questo modello, i ricercatori hanno applicato un metodo statistico speciale chiamato regressione dei minimi quadrati parziali (PLSR).

Entrambi i modelli sono giunti a conclusioni simili. In primo luogo, hanno confermato la preferenza degli afidi per il colore giallo. In secondo luogo, entrambi i modelli hanno suggerito uno specifico meccanismo neurale che controlla il comportamento visivo degli afidi. "Il fatto che i risultati di entrambe le valutazioni alla fine fossero così simili ci ha sorpreso", afferma la dott.ssa Sascha M. Kirchner dell'Università di Kassel. "Ma il risultato è così forte che non può essere un artefatto matematico."

Una conclusione dei ricercatori:anche per le specie di afidi per le quali finora non sono disponibili dati fisiologici, il nuovo metodo di valutazione, insieme a stimoli cromatici selezionati, può aiutare a fornire informazioni più precise sul comportamento visivo. "In questo modo, in futuro potremmo evitare costosi studi elettrofisiologici sugli animali", sottolinea Döring, membro dell'Area di ricerca transdisciplinare "Futuro sostenibile" e del Cluster di eccellenza PhenoRob dell'Università di Bonn.

Ponte tra biologia e agricoltura

Con il loro studio, i ricercatori combinano in modo speciale la ricerca biologica e agricola. In neurobiologia, gli afidi normalmente non servono come organismi modello per studiare i meccanismi di base. In agricoltura, tuttavia, tali analisi comportamentali spesso non vengono applicate a causa del loro livello di dettaglio. "Nel nostro studio abbiamo cercato di creare un ponte tra la scienza applicata e la ricerca di base", afferma l'ecologo sul campo Thomas Döring.

In particolare, i nuovi modelli potrebbero aiutare a ottimizzare le pratiche agricole esistenti, come i cosiddetti metodi di pacciamatura che possono alterare lo sfondo visivo delle colture e quindi "nascondere" le piante ospiti dai parassiti. I risultati potrebbero essere rilevanti anche per i tentativi di cambiare il colore delle foglie, ad esempio attraverso l'allevamento o una fertilizzazione speciale. L'attuale studio fornisce già prove che le foglie di grano sono più attraenti per gli afidi se fertilizzate con bassi livelli di azoto rispetto a quando trattate più intensamente con azoto.

Perché giallo?

La domanda rimane aperta sul motivo per cui gli afidi hanno effettivamente una tale preferenza per il giallo, dopotutto, il loro cibo sono le foglie verdi delle piante. "Ora possiamo spiegarlo fisiologicamente, ma il vantaggio sottostante per gli afidi non è ancora chiaro", afferma Thomas Döring.

In studi futuri, lui e i suoi colleghi vorrebbero studiare più in dettaglio l'effetto della luce UV, che è interessante sia per le applicazioni nella protezione delle colture che da una prospettiva biologica.

Inoltre, lo studio fornisce prove preliminari che alcune specie di afidi rispondono in modo leggermente diverso rispetto alla maggioranza. Se questo comportamento è fondamentalmente diverso deve anche essere chiarito in ulteriori indagini. + Esplora ulteriormente

Gli afidi manipolano il loro cibo