Cecropia e la simbiosi con le formiche

Le piante del genere Cecropia sono diffuse in Sud America e sono famose per essere coinvolte in una relazione mutualistica con le formiche. Di esse, il genere più rappresentato è quello delle formiche Azteca. Il nome Cecropia deriva da Cecrope, il mitologico primo re di Atene; il motivo di questa associazione è però sconosciuto.

Morfologia di Cecropia

Il genere Cecropia è rappresentato da piante arboree di medie dimensioni, solitamente comprese tra i 5 e i 15 m^[1]. Queste piante hanno fusti slanciati che presentano ramificazioni solo sulla porzione più alta. La pianta si riconosce facilmente dalle foglie: esse sono infatti molto ampie e palmate. Ogni singola foglia è poi incisa a formare una composizione di una decina di lobi. Ciascun lobo non è quindi una singola foglia, bensì una porzione di essa. Le radici di Cecropia sono particolari, in quanto presentano sia una porzione ipogea (sotterranea) che una epigea (subaerea). La porzione sotterranea svolge la classica funzione di assorbimento dei nutrienti, mentre le radici aeree, dette radici a trampolo, si sviluppano dal fusto e lo sostengono andando ad infilarsi solo con la porzione terminale nel terreno. Questo conferisce una maggiore stabilità ad una pianta molto slanciata verso l’alto e con un fusto relativamente esile.

Distribuzione di Cecropia

Il genere Cecropia conta circa sessanta specie diverse, originarie del Sud America e di parte dell’America centrale (regione neotropicale). La sua distribuzione geografica copre le coste messicane del Pacifico e dell’Atlantico fino alle foreste dell’America centrale e meridionale e si trova su un intervallo di altitudine compreso tra 0 e 2.600 m.

Le varie specie di Cecropia occupano diverse fasce altitudinali; infatti, possiamo distinguere grossolanamente quelle che occupano la fascia montana (oltre i 2000 m), quelle della fascia submontana (sopra i 1300m) e quelle della fascia tropicale a basse quote. Diversi ambienti implicano diversi adattamenti morfo-funzionali; il genere Cecropia è infatti caratterizzato da una grande eterogeneità di specie arboree.

Tra le specie del genere Cecropia troviamo alcune delle varietà arboree pioniere più abbondanti delle foreste primarie (foreste vergini, non intaccate dall’uomo). Una specie è definita pioniera quando è in grado di occupare velocemente ed efficacemente una nicchia o una porzione di ambiente ancora non colonizzato.

Nella maggior parte delle regioni umide e di bassa quota della regione neotropicale, le Cecropie sono onnipresenti e importanti invasori delle radure artificiali^[2]. In quanto pioniere, le specie di Cecropia sono tutte contraddistinte da una rapida germinazione, che richiede poche risorse, e da una grande produzione di biomassa, così da occupare quanto più velocemente le nicchie appena colonizzate.

Impollinazione e riproduzione

L’impollinazione della pianta è prevalentemente anemofila, ossia condotta dal vento. I fiori delle specie di Cecropia sono infatti spesso poco appariscenti e portati su strutture pendule, ideali per questo tipo di impollinazione. Tuttavia, insetti come piccoli coleotteri e mosche possono svolgere il ruolo di impollinatori.

Molte specie di Cecropia sono dioiche, ossia presentano i fiori maschili o femminili su individui distinti. Questo rende ancor più rilevante il ruolo degli impollinatori in quanto la possibilità di autoimpollinazione, nelle piante dioiche, è esclusa.

I tucani e altri uccelli assolvono invece al compito di disperdere i semi che si trovano in piccole e ghiotte infruttescenze. Le specie che crescono vicino ai fiumi, tuttavia, propagano generalmente i propri semi attraverso il corso d’acqua stesso, secondo una modalità idrofila.

Mirmecofilia: la simbiosi con le formiche

Con il termine mirmecofilia si intende una relazione, di qualsiasi natura, con le formiche. In questo caso la relazione coinvolge una pianta e diverse specie di formiche. Le piante del genere Cecropia sono largamente studiate per la loro mutualistica relazione con le formiche, in particolare con quelle del genere Azteca. Anche queste formiche sono native della regione neotropicale e si possono ritrovare principalmente in Brasile, Perù e El Salvador^[3].

Colonizzazione della pianta

La colonizzazione avviene a partire da una regina che sceglie una pianta di Cecropia ed inizia ad inciderne il fusto, a livello di un internodo (porzione di un fusto che collega due nodi, i punti di crescita di gemme e rami). Qui, la regina si fa strada all’interno del parenchima della pianta e si costruisce un piccolo buco all’interno del quale depone le prime uova.

Spesso, però, la pianta è già occupata da una o più regine in procinto di fondare le proprie colonie. È interessante notare che, almeno inizialmente, due o più regine cooperano per allargare le proprie colonie e convivono sulla stessa pianta. Una volta che le colonie hanno raggiunto dimensioni ragguardevoli, inizia la lotta per la supremazia che porterà alla sopravvivenza di una sola regina. Una singola colonia, ormai ben sviluppata, potrà quindi stabilire una forte relazione con la pianta^[4].

Da un punto di vista strategico, l’iniziale cooperazione tra diverse regine è vantaggiosa in quanto aumenta la produzione di formiche operaie accelerando la colonizzazione della pianta e permettendo così una rapida crescita numerica.

Nella seconda fase di vita della colonia, quando si iniziano ad avere risorse per la crescita di nuove regine e di maschi, la competizione si accende così da assicurare alla regina superstite la massima fitness. Infatti, in questo modo si assicura che tutti gli individui fertili che fonderanno nuove colonie siano suoi discendenti.

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Vantaggi per le formiche

Il mutualismo è una forma di interazione tra due organismi in cui entrambe la parti coinvolte traggono vantaggio reciproco dall’interazione.

La colonia di formiche è la parte che più chiaramente trae vantaggio dalla relazione con Cecropia. Il fusto di questa pianta presenta infatti numerose cavità che rappresentano un ambiente protetto con condizioni di temperatura e umidità stabili in cui la colonia può svilupparsi. La colonia stessa modifica l’architettura interna del fusto, creando camere contigue lungo l’intera lunghezza della pianta.

In aggiunta, Cecropia, alla base delle foglie e dei rami, produce dei corpuscoli Mulleriani, ossia secrezioni concentrate di glicogeno (un polimero del glucosio). Essi fungono quindi da nutrimento per la colonia stessa.

Vantaggi per Cecropia

La Cecropia sfrutta ciò che le formiche hanno di meglio da offrire: la laboriosità. Essendo la pianta stessa l’habitat e il nido delle formiche Azteca, esse naturalmente tendono a difenderla da qualsiasi invasore. Cecropia, come altre piante arboree, ha due principali nemici: gli insetti erbivori e le piante epifite che crescono parassitando altre piante.

Le formiche operaie pattugliano costantemente l’intera pianta e attaccano qualsiasi insetto tenti di nutrirsi della pianta poiché interpretano quell’organismo come potenziale minaccia alla colonia. Non solo, anche altri animali come bradipi, scimmie e perfino l’uomo, sono attaccati dalle colonie di formiche Azteca se si avvicinano o salgono sulla loro pianta.

Le operaie sono anche addette al mantenimento e alla pulizia della colonia; questo include la rimozione di parti vegetali morte o superflue e contribuisce al buono stato di salute della pianta stessa.

Infine, le operaie sono in grado di distinguere la propria pianta di Cecropia dalle altre piante epifite; quando una di esse cerca di svilupparsi su una Cecropia colonizzata, le operaie iniziano a masticare i meristemi della pianta invasiva uccidendola o riducendone notevolmente le possibilità di crescita.

Conclusione

Le cecropie e le formiche Azteca sono un classico esempio di mutualismo in cui due specie traggono un vantaggio reciproco. In termini evolutivi, il mutualismo, insieme ad altre interazioni tra organismi, è stato un forte motore per la diversificazione aprendo a nuove soluzioni adattative nella lotta alla sopravvivenza. In questo caso, l’impiego extra di energie da parte della pianta per il sostentamento della colonia permette di ricevere in cambio protezione.

Referenze

1. Berg, C. C., Rosselli, P. F., & Davidson, D. W. (2005). Cecropia. Flora Neotropica 94: 1-230;
2. Alvarez-Buylia, E., & Andriana A. G. (1994). Population genetic structure of Cecropia obtusifolia, a tropical pioneer tree species. Evolution 48(2): 437-453;
3. AntWeb – Azteca muelleri;
4. Azteca-Cecropia Behavioral Ecology.

Immagine di copertina gentilmente concessa da Peter R. Marting, di Azteca-Cecropia Behavioral Ecology.