FERORMONE REALE

I ferormoni, una rivoluzione

Introduzione
La storia dei ferormoni inizia nel 1911. All'epoca, il celebre entomologo J.H. Fabre ebbe l'idea di portare avanti una piccola esperienza con delle farfalle notturne: ne chiuse alcune femmine in una gabbia e rilasciò i maschi a distanze crescenti da quel luogo. Constatò che i maschi lasciati a più di 5 km erano comunque in grado di ritrovare le femmine. Ne dedusse che esse liberavano una sostanza che veniva identificata dai maschi e predisse anche che un giorno tali sostanze sarebbero state identificate. Aveva ragione; nel 1959 il primo ferormone di un insetto fu identificato con l'utilizzo della cromatografia in fase gassosa. L'anno successivo, due gruppi di ricercatori, Callow e Johnson da una parte, Barbier e Lederer dall'altra, determinarono il componente chimico più importanti del ferormone mandibolare della regina chiamato comunemente 9-ODA (l'acido (E)-9-ossi-2decenoico).
Nel 1964, altre due équipe (Callow, Chapman e Paton; Butler e Fairey) determinarono la composizione del secondo componente principale il 9-HDA (l'acido 9-Idrossido-2-decenoico). Oggi, molte migliaia di molecole sono state identificate. Si stima che il numero di ferormoni legati alle api possa raggiungere le 36 unità.
Probabilmente non siamo che all'inizio di una nuova era che vedrà in futuro l'impiego dei ferormoni per sostituire progressivamente un buon numero di trattamenti pesticidi o insetticidi. La lotta chimica cederà il passo alla lotta biologica.
Anche l'apicoltura non sfuggirà a questi cambiamenti. Già oggi si può influenzare l'azione di ferormoni importanti, quale il ferormone che regola la sciamatura e la costruzione delle celle reali o ancora l'intensità di bottinatura, in vista di una migliore impollinazione nei frutteti. In queste pagine andremo ad approfondire proprio questo argomento.
Questo dossier si basa sull'intervento che Mark Winston, ricercatore e specialista del ferormone reale al Dipartimento di Scienze Biologiche dell'Università Simon Fraser di Vancouver (Canada), ha effettuato nel novembre 1996 nella stazione I.N.R.A. di Montafavet ad Avignone. In quella occasione era stato invitato dall'ANERCEA, dall'ADAPI, dall'INRA e dal GRAPP MEDITERRANEO.
Mark Winston si è specializzato in biologia cellulare. Dal 1975, e per 5 anni, ha iniziato a lavorare sulle api presso l’Università del Kansas, soprattutto sulle api africane. Nel 1981 si è trasferito presso l’Università Simon Fraser ove è professore specializzato in apidologia. E’ ancbe presidente dell’associazione degli apicoltori professionisti canadesi. Ha scritto tre opere, due delle quali di apicoltura: "La biologia delle api " e "Le api Keeler"- il primo è stato tradotto in francese da G. Lambermont.


Alla scopertadei ferormoni
Che cosa si intende per ferormone? Prendiamo la definizione che fornisce Jhon B. Free nella sua opera sui ferormoni delle api: "Un ferormone è una sostanza chimica emessa da una ghiandola esocrina di un animale che provoca una risposta comportamentale (ferormone 'release') o fisiologica (ferormone "primer") verso un altro animale della stessa specie. Agisce dunque come un messaggio chimico. E' una secrezione liquida che è trasmessa allo stato liquido o gassoso".
Il mondo degli insetti utilizza i ferormoni per comunicare. I più conosciuti sono quelli emessi dalle femmine e che servono per attirare i maschi per l'accoppiamento, assicurando così la riproduzione della specie.
Negli insetti sociali, la varietà dei messaggi è più grande; le formiche, ad esempio, marcano il percorso dal loro nido alla fonte di nutrimento; le vespe ne emettono uno di allarme in caso di attacco al loro nido. Tutti gli apicoltori conoscono il ferormone di Nasonov, emesso dalle api per orientare le loro compagneverso l'entrata del nido, verso la fonte alimentare relativamente inodore o ancora in caso di sciamatura per assicurare la messa in grappolo e per segnare il percorso da seguire verso il nuovo sito in cui si impianterà. In questo ultimo caso questo ferormone agisce in simbiosi con il ferormone reale.
Qual è infine l'apicoltore che non ha avuto la spiacevole occasione di sperimentare l'effetto di uno dei componenti del veleno delle api? Questa sostanza agisce come un ferormone di allarme, mette cioè in allerta le operaie, segnalando un pericolo, le stimola alla reazione di attacco e permette all'ape di individuare il nemico che è già stato punto.
Questa sostanza scatena un comportamento specifico dell'animale (dell'ape); si parlerà quindi di ferormoni comportamentali ("ferormoni realase"). Esiste una seconda categoria di ferormoni che provocano invece delle risposte fisiologiche ("ferormoni primer").
Questesostanze "modificatrici" sono nettamente meno comuni. Oggi siconosce il ferormone reale che interviene direttamente nell'inibire la costruzione di celle reali e che può giocare un ruolo essenziale nell'organizzazione della coesione delle colonie. Ad Avignone, l’équipe di Yvej Leconte ha individuato uno di questi ferormoni anche nella covata.

Il ferormone reale
Se vi capita di togliere una regina da una colonia, vedrete che dopo 10-15 minuti le api cambiano comportamento. I vecchi apicoltori vi diranno che le api si sentono orfane.In quel momento si osserva una eccitazione anormalenella colonia. Le api, grazie ad un sistema olfattivo perfetto, percepiscono l'assenza del ferormone reale e così sanno che la regina non è più presente. Le api riescono a percepire un quantitativo di ferormone reale pari ai 10 milionesimi della produzione giornaliera della regina.
L'ape regina produce numerosi ferormoni, ma solo quello reale, emesso dalle ghiandole mandibolari, è stato completamente identificato.
Per raggiungere questo risultato sono stati necessari non meno di 5 anni di lavoro assiduo da parte dell’équipe di M. Winston. E' infatti assai più difficde studiare un ferormone che provoca una modifica fisiologica, come il ferormone reale, di uno che provoca un mutamento nel comportamento, come il feromone di allarme.
Era innanzitutto necessario predisporre un test biologico efficace e semplice. Nel 1985,grazie anche ad un po' di fortuna l'equipe di M. Winston ha evidenziato che, deponendo degli estratti di feronnone realesu un esca di vetro posta in una scatola di vetro, le api formavano una "corte", si disponevano cioè faccia a faccia attorno ad essa come avrebbero fatto con una regina.
Questo comportamento non era mai stato osservato per i composti identificati fino a quel momento.
Grazie a questo test, essi hanno potuto valutare l'effica dei diversi estratti delle secrezioni ghiandolari e, dopo numerose esperienze, determinare quali erano le parti attive e il loro dosaggio.
E' infatti una miscela di cinque componenti ad essere attiva (vedi tabella: composizione del ferormone reale) e, benché i loro quantitativi siano molto differenti, ciascuna è essenziale.
L'assenza di una diminuisce l'effetto globale di più del 50%. Prese singolarmente, la risposta delle api è molto meno forte o addirittura inesistente.
La maggior parte dei ferormoni degli insetti derivano da acidi grassi o dal terpene (caso dell'acido decenoico).

Una produzione variabile
La regina produce in media un po' meno di 0,0004 grammi di ferormone reale al giorno; tale quantità verrà in seguito presa in considerazione come l'equivalente per regina (Réq). La produzione varia da una regina all'altra da 0,2 Réq a 2 Réq. Non sono tuttavia state evidenziate delle differenze significative (qualitative e quantitative) tra razze così diverse come la scutellata e la ligustica o ancora tra le diverse stagioni. Non sono neppure state osservate differenze tra le regine mansuete e quelle aggressive. Al contrario le regine nascenti non hanno ferormoni nelle loro ghiandole, mentre le giovani regine vergini (verso 6 giorni) producono solo acidi (50% della quantità prodotta da una regina adulta). Una volta fecondate ed in deposizione, esse producono composti aromatici e acidi in quantità normale. Anche le regine fecondate artificialmente producono meno ferormoni. Ciò può essere legato all'assenza d'accoppiamento che probabilmente ha un ruolo sulla produzione di queste sostanze. L'aggiunta di ferormone reale al momento dell'introduzione delle regine fecondate artificialmente, può facilitare l'operazione. Dopo 7-8 giorni, la produzione di ferormoni si normalizza.

Api messaggere.
La conoscenza della composizione del ferormone reale è solo una prima tappa. E' necessario conoscere anche quali sono i meccanismi di diffusione all'interno dell'alveare. Molteplici possono essere le vie di trasmissione: lo scambio di nutrimento, il contatto corporale o ancora per mezzo della diffusione nell'aria dell'alveare. Quest'ultimo modo di trasmissione non è certamente l'unico poiché i composti chimici del ferormone non sonoparticolarmente volatili.
Osservando la "corte" della regina, si osserva che la maggioranza delle api toccano quest'ultima con le loro antenne. Una parte, (10%) delle "messaggere", la toccano con l'apparato boccale, con le zampe anteriori o la leccano. Uno studio molto accurato, basato su analisi chimiche e su modelli matematici, ha permesso di dimostrare che sono queste'ultime a trasmettere la maggior parte (56%) del ferormone nell'alveare. I contatti con le antenne ne trasmettono solo il 7%. Attraverso la cera ne passa solo 1%.

Il primo grafico evidenzia l'insieme degli scambi.

Il secondo ci mostra la quantità di ferormone mandibolare della regina (QMP-Queen Mandibular Pherormone) presente su un ape "messaggera" rispettivamente 1 minuto e 30 minuti dopo il suo contatto con la regina.

Si evidenzia che la quantità di ferormone mandibolare della regina disponibile è praticamente nullo dopo 30minuti; si degrada infatti come una tossina sulla cuticola delle api. Questo processo di degradazione è attivo quando le api o la regina sono vive. Su una regina morta o sulla cera, que sto ferormone resta attivo molto più a lungo.
Dopo 24 ore, la piccola quantità presente sulla cera non è più recepibile dalle api, ciò permette loro di iniziare l'allevamento di celle reali. Quello che è sorprendente, e che non trova ancora oggi spiegazione, è la parte consistente di ferormome reale che è fissato sulla regina (36%) e ancora di più sulle operaie (48,5%).

Inibizione al volo reale e alla sciamatura
Se si toglie la regina da una colonia, si osserva dopo 8-10 ore l'inizio di costruzione di celle reali. L’équipe di Winston ha evidenziato l'effetto del QMP su questo fenomeno.
L'equipe ha lavorato su tre gruppi di colonie (± 8000 operaie): uno con la regina, un secondo senza regina ed un terzo senza regina, ma con il QMP posto tre volte al giornosu una lamina i vetro per simulare la quantità di ferormone prodotto da una regina. Ogni due giorni per 10 giorni, le colonie sono state visitate ed è stato effettuato il conteggio del numero di celle reali. Si è osservato che con il QMP, non è stata costruita alcuna cella reale nei primi quattro giorni. Dopo le celle hanno poca importanza visto che sono costruite partendo con larve troppo vecchie. Si può concludere da questa esperienza che il QMP è il principale inibitore dell'allevamento di celle reali, ma non è il solo parametro. Bisogna utilizzarlo il primo giorno; se si attendono giorni e l’allevamento celle reali è già iniziato, non ha più effetto.
Anche la covata gioca un ruolo come mostra l'esperienza seguente condotta su due gruppi di colonie senza regina. Un gruppo campione è stato lasciato senza la sua covata iniziale. Nel secondo è stata invece apportata regolarmente della giovane covata(ogni due giorni). Quale gruppo di colonie alleverà più celle reali? L'esperimento dimostra che le colonie nelle quali si è aggiunta covata producono meno celle reali.
La covata dunque gioca un ruolo d'inibizione nello sviluppo delle celle reali. L'effetto è maggiore quando è in sinergia con la presenza di QMP. Come per questo ferormone, quando l'allevamento reale è già iniziata ; l'aggiunta di covata ha un effetto inverso poichè lo favorisce. La covata giovane sembra avere un'influenza maggiore. Alla luce di questa esperienza si capisce meglio perché, nel caso di innesto di celle, la presenza della regina non è un freno all'allevamento. In quel momento, la fase d’inizio dell'allevamento è passata e il OMP non ha più effetto di inibitore.

La sciamatura
La sciamatura rimane uno dei punti neri dell'apicoltura. Il problema è complesso: se la presenza della regina inibisce la costruzione di celle reali, allora perché nelle colonie forti si osserva un allevamento di celle reali più consistente? L'equipe di M. Winston è partita da una ipotesi per analizzare questo fenomeno. Ha supposto che nelle colonie poco popolate, il messaggio chimico si può trasmettere senza difficoltà raggiungendo tutte le api. Nelle colonie molto popolate le api non possono invece spostarsi molto facilmente e di conseguenza esistono delle zone fornite meno bene di QMP; ciò induce le api ad iniziare la costruzione di celle reali.
Ecco due esperienze che spiegano perchè questa ipotesi è corretta. La primaevidenzia che l'aggiunta di QMP permette di evitare produzione dicelle reali. Laseconda che nelle colonie fortemente congestionate l'aggiunta di QMP non permetteinvece di evitare la sciamatura.Per la prima esperienza sonostate utilizzate delle arnie popolate da famiglie forti con regina.In una prima parte delle colonieè stato aggiunto del ferormonereale su una lamina di vetroposta sulla sommità dei telaini inragione della quantitàprodotta da una regina,in una secondain ragione dellaquantità prodotta da 10 reginementre alla terzaparte (colonietestimone) non èstato fornitoalcun apporto diferormone. Lecolonie sonostate lasciate sudue corpi (N.d.R.arnia Langstroth)e sono state visitate tutte le settimane per verificare la presenzadi sciamatura. Lecolonie testimone hanno sciamato in mediadopo 32 giorni,il gruppo conun apporto di 1 Réq ha sciamato 10 giorni più tardi, il gruppo che ha ricevuto 10 Réq ha sciamato in media dopo 52giorni. Bisogna precisare che in quel momento queste ultime colonie erano completamente congestionate.
Parallelamente è stata portata avanti una prova di apporto di ferormone con spray, in ragione di l Réq. Questa prova ha dato lo stesso risultato della prova con 10 Réq posti su lamina di vetro. Con questo sistema la diffusione all'interno della colonia è decisamente migliore. Nella seconda esperienza, L’équipe ha preso colonie piccole poco popolate e colonie dello stesso volume, ma ben popolate. In queste famiglie ha messo del ferormone radioattivo al fine di studiarne la diffusione sulle api. Dopo 24 ore, nelle colonie non congestionate, il 90% delle api aveva ricevuto del ferormone. Nelle famiglie congestionate lo avevano ricevuto solo il 45%. Questo dimostra che la distribuzione del ferormone reale èdifficoltosa nelle colonie congestionate. Molte api non ricevono ferormone reale e di conseguenza iniziano l'allevamento di celle reali e di seguito sciamano.


Utilizzo del ferormone reale in apicoltura


Come utilizzare le proprietà del ferormone della regina in apicoltura? Phero Tech Inc. ha messo a punto per gli apicoltori un diffusore sotto forma di un piccolo tubo in plastica che diffonde la miscela dei cinque componenti del QMP in giusto dosaggio.



Questo nuovo prodotto si chiama Bee Boost. Molteplici sono gli utilizzi possibili tanto nelle colonie senza che in quelle con regina. Bee Boost rimane efficace da uno a due mesi. Il suo prezzo in Canada è dell'ordine di 2US$. Si conserva più di un anno nel frigorifero. Le prove attualmente in corso vengono condotte presso la Simon Fraser University nella Colombia Britannica (Canada). Ecco i test realizzati su alcune di queste applicazioni.

Pacchetto di api senza regina
Molti apicoltori nel mondo utilizzano pacchi di api senzaregina per costituire nuovecolonie. Esiste un mercato di25.000 pacchetti di api per l'Arabia Saudita e la Corea, paesi che hanno bisogno di api per sviluppare le loro colonie perl'impollinazione.Ogni anno, gli apicoltori Austrialiani e Neozelandesi spediscono pacchi di api di l kg per 125 US$ e sono di conseguenza molto interessati a trovare una formula che gli permetta di spedire le loro api senza regina. Sono state così effettuate delle prove con il Bee Boost: un test tra pacchi classici con regina e pacchi nei quali è stata sostituita con Bee Boost non ha evidenziato, dopo 5 giorni, differenze. Bee Boost, come la regina, calma le api al momento del trasporto; ciò permette di conservarle in buone condizioni fisiche econ poche mortalità.
Queste prove mostrano che si può sostituire molto bene la regina con il ferormone reale nel caso di trasporto di api. Il vantaggio è doppio, da una parte si fa economia di una regina e dall'altra, non si perde tempo a trovarla. Il prezzo di un esca (Bee Boost) è nettamente inferiore al prezzo di una regina. L'esca è posta nello stesso luogo della gabbietta della regina.

Lotta contro la sciamatura
Come precedentemente esposto, il ferormone è stato provato per contrastare la sciamatura. Lo spray sembra essere la formula ideale, vista la sua efficacia. Ciò nonostante, non bisogna dimenticare che questa polverizzazione deve essere fatta tutti i giorni, cosa non realizzabile nella pratica. L'equipe di M. Winston studia attualmente un mezzo di diffusione del prodotto che permetta di intervenire una volta ogni1 due mesi. Anche se il prodotto, è molto efficace, non sarà mai che un complemento alla lotta contro la sciamatura, che sarà comunque sempre condizionata dalle tecniche apistiche (aumento del volume dell'alveare ... ), dalle condizioni climatiche sfavorevoli, dalla presenza troppo elevata di varroa...

Arnie di fecondazione
Bee Boost permette di aumentare la riuscita della fecondazione naturale nelle stazioni di fecondazione.L'esperienza che dimostra questi effetti è stata realizzata in due regioni (Manitoba e Columbia Britannica) su due nuclei di fecondazione molto vicini: uno conteneva Bee Boost, l'altro ne era privo e veniva considerato come campione. Dopo due o tre passaggi di celle nei nuclei, è stato effettuato un conteggio delle api. Si è così evidenziato che il numero di operaie è più alto nei nuclei con QMP che nei nuclei senza ferormone. Si può concludere che Bee Boost esso nelle arniette vi stabilizza le api. Questo ferormone permette di aumentare la riuscita della fecondazione delle regine giovani: dal 65% di riuscita per i nuclei campione, si passa all'85% in presenza di Bee Boost. L'utilizzo di questo prodotto si giustifica naturalmente se esiste un problema di fecondazione.

Arniette d'impollinazione
In Europa l'utilizzazione di arniette a uso esclusivo (± 10.000 api senza regina) per l'impollinazione non è diffuso. Non è il caso del Canada. Unaprova comparativa tra arniette senza regina, arniette con regina e arniette con Bee Boost evidenzia l'influenza dell'esca sulla bottinatura. Il numero di bottinatrici è risultato di 18 nelle arniette senza regina, 22 in quelle con regina e 23 con il QMP; analogamente per il numero delle bottinatrici di polline (5,5 senza regina, 9 con regina 7,5 e con QMP). Questi valori rappresentano le medie risultanti in 3-4 settimane.

Altre utilizzazioni
Ponendo Bee Boost su un supporto facilmente accessibile in prossimità del vostro alveare avrete, in caso di sciamatura, grandi possibilità di trovare lo sciame raggruppato attorno all'esca. Facilita quindi il lavoro di raccolta degli sciami. E' inoltre possibile creare luoghi di concentrazione di fuchi per la fecondazione. Bee Boost posto su un pallone osu una pertica attira le regine e i maschi presenti nel luogo circostante. Si può infine utilizzare Bee Boost per sopperire momentaneamente all'assenza di regina in un alveare.

Prove poco concludenti
Il ferormone reale è stato oggetto di altre prove che non sono sempre state positive. Poichè il ferormone reale è molto attivo per le api, ci si poteva attendere che una miscela di ferormoni aggiunti allo sciroppo di nutrizione aumentasse la sua appetenza. Nessuna differenza significativa è stata registrata. Questo prodotto non ha dunque effetti stimolanti sul consumo di sciroppo o dei pani di polline. L'effetto dell'aggiunta di ferormone reale sui pacchetti di api può influenzare la raccolta di polline dell'80% e l'allevamento di covata del 18%. Contrariamente, non è stata messa in evidenza nessuna influenza su colonie più sviluppate portate in impollinazione su mirtilli in estate o su colonie invernale al riparo per uno sviluppo rapido in primavera. Inoltre l'aggiunta di ferormone reale prima dell'introduzione della regina o proprio al momento dell'introduzione, nella speranza di mascherare il suo odore durante il periodo di accettazione, non ha avuto alcun successo malgrado le numerose prove realizzate dall’équipe di Winston. Altre prove avrebbero permesso di passare da un tasso di accettazione dall'85% ad un tasso del 92%. Vista la variabilità dei risultati osservati il debole aumento, questa tecnica non sembra in ogni modo redditizia da un punto di vista economico.

da LAPIS rivista di APIcoltura n°5 giugno 1997
A cura di
Etienne Bruneau
EDAPI-Le Carnet Europeen 12