Ottobre 1832. Un giovane naturalista, di nome Charles Darwin, sale sul ponte del brigantino HMS Beagle e si rende conto che la nave è stata abbordata da migliaia di intrusi: i piccoli ragni, di appena un millimetro, che sono ovunque.
La nave è a 60 miglia dalla costa, quindi le creature devono essere arrivate dalla terraferma argentina:"Tutte le corde erano rivestite e orlate di tela sottile", scrive Darwin sui suoi Taccuini. 

Novembre 2020. In un'assolata giornata d'autunno, accompagnano la mia passeggiata in collina, tanti fili di seta mossi dal vento e quegli stessi piccoli ragni. Sono trascorsi quasi duecento anni di storia dal quel 1832 ed è indiscutibile il divario tra le conoscenze scientifiche acquisite, ma io sono curiosa! e decido di saperne di più.

Chiedo aiuto a Marco Isaia, professore di ecologia e aracnologo presso il Dipartimento di Scienze della Vita e Biologia dei Sistemi dell'Università di Torino. Mi spiega che il fenomeno che ha accomunato l'osservazione di Darwin e il mio ben più umile incontro campestre, è il ballooning, una tecnica didispersione aerea che i ragni praticano utilizzando la seta.

Cos'è il ballooning

Di solito, gli postamenti regolari lungo rotte definite e vincolate a un viaggio di "ritorno", in ecologia, vengono definite "migrazioni" e sono indotte da scopi riproduttivi o da particolari condizioni ambientali che determinano come, ad esempio, lascarsità di cibo. Quello del ballooning invece è un caso diverso: questo tipo di spostamento è legato alla naturale necessità degli organismi di disperdersi. Si tratta, infatti, di un particolare tipo di "dispersione": questo perché il ragno non sa dove atterrerà o quanto durerà il suo viaggio, e lo spostamento non è sufficientemente controllato da consentire un ritorno al punto di partenza.

Questa tecnica di dispersione è comune in molte specie di ragni, incluse alcune specie di migalomorfi (le cosiddette "tarantole") negli stadi giovanili.

Il mistero che ha affascinato gli scienziati per oltre 300 anni è legato allo studio del motivo per cui un individuo privo di ali dovrebbe affidarsi a un volo non controllato e piuttosto rischioso.

A seconda della specie, un ragno può possedere fino a otto ghiandole per la produzione della tela, ciascuna delle quali estrude un tipo distinto di seta con proprie caratteristiche fisiche. La seta è impiegata in quasi ogni aspetto della vita di un ragno: dalla costruzione di ragnatele per catturare le prede, alla protezione delle uova.

Oltre all'adattamento del corpo per superare la forza di gravità, la capacità di produrre seta è l'elemento determinante nel ballooning: è, infatti, proprio il filo che costituisce la componente principale del fenomeno, garantendo portanza e resistenza.

La capacità di produrre fili di seta per il volo è limitata ai comportamenti riscontrati solo nei ragni, negli acari e nelle larve di falena.

Sia gli acari che le falene si disperdono nell'aria appendendosi al filo di seta da una posizione esposta dove attendono la turbolenza del vento che consente il decollo.

I ragni hanno sviluppato un comportamento più evoluto: alcuni di loro producono fili di seta la cui variazione del diametro crea punti di rottura che agevolano il "taglio" operato dal vento.

La combinazione di condizioni meteorologiche e di comportamento consentono al ragno di prendere il volo: lunghezza del filo, resistenza e distanza percorsa sono direttamente proporzionali.

Chi studiò il fenomeno

Martin Lister, membro della Royal Society, è stato il primo a studiare il ballooning dei ragni. Lister, nel 1669, sotto lo pseudonimo di Cantabrigian, ha pubblicato il suo primo articolo, in cui afferma che i ragni sono trascinati in aria dal loro filo di seta. Qualche anno dopo, nel 1684, dichiara che la dispersione avviene con più fili, tutti della stessa lunghezza, e che i ragni assumono posture diverse una volta in volo: un'ipotesi convalidata in una serie di misurazioni trecento anni dopo.

Sin dal XVII secolo, gli scienziati hanno cercato di comprendere se i ragni sono in grado di controllare la durata dello spostamento ma, ancora oggi, con le più moderne tecnologie, non è possibile stabilire se le distanze possono essere modificate.

Lister è stato il primo a respingere l'ipotesi che i ragni fossero in grado di volare, sostenendo il concetto di portanza dalle correnti e dal vento, significative in autunno nelle giornate di bel tempo: proprio quando Darwin e io abbiamo notato il fenomeno!

Centocinquanta anni dopo, John Blackwall, aracnologo britannico, sostiene che i ragni acquisiscono portanza sfruttando la rarefazione dell'aria a contatto con il suolo riscaldato. Lui per primo osserva la posizione "in punta di piedi" che i ragni assumono prima di essere dispersi in aria.

Le idee rivoluzionarie di Blackwall catturano l'attenzione di molti naturalisti dell'epoca che rilevano in alcuni ragni fenomeni interessanti quali il controllo della resistenza al vento e la discesa attuata creando una piccola palla di seta. Oggi si sospettano altre pratiche per il controllo della resistenza quali l'interruzione del flusso della seta o il posizionamento di punti di rottura nel filo: sono eventi possibili, ma tuttora oggetto di studio per dimostrarne l'effettivo utilizzo.

Alla fine del secolo scorso, Leslie Bishop analizza il fenomeno considerando l'influenza dei fattori meteorologici, quali i bruschi cambiamenti giornalieri nella temperatura dell'aria, più significativi in primavera e in autunno, i livelli di umidità bassi e le fluttuazioni del vento.

Gli studi si sono via via affinati fino a dimostrare che anche l'habitat gioca un ruolo fondamentale: la fauna in "mongolfiera" raccolta vicino ai boschi era diversa. ad esempio, da quella raccolta nelle praterie.

Negli Anni '70, Sir Thomas Richard Edmund Southwood elabora l'"ipotesi di prevedibilità dell'habitat": vale a dire, gli individui che frequentano ecosistemi a rischio sono più inclini alla dispersione di quelli che abitano prati stabili.

Trent'anni dopo si giunge alla conclusione che ragni generalisti (eurieci) si disperdono più facilmente di quelli considerati specialisti di un habitat (stenoeci). Inoltre, condizione importante per il volo è la capacità del ragno di resistere alla fame: si è visto che alcuni possono restare senza cibo addirittura per quasi un anno. I ragni affamati hanno maggiori probabilità di disperdersi in volo rispetto agli individui sazi, e questa è la risposta a un bisogno che può variare nel tempo e da un individuo all'altro: un comportamento che viene definito "dispersione parziale" della popolazione.

Le finalità della dispersione

Il ballooning può essere una strategia di colonizzazione di nuove zone, soprattutto attuando brevi salti aerei fino a poche centinaia di metri.

Ancora scarsa è la comprensione del fenomeno di dispersione di massa che si verifica con la creazione di grandi quantità di seta contemporaneamente da un numero elevato di ragni: le tele avvolgono gli elementi del paesaggio creando atmosfere molto suggestive. Questi eventi sono frequenti nella famiglia dei linifidi (Linyphiidae), e soprattutto con alcune specie di Erigone, ampiamente diffuse in Europa.

Alcuni sostengono che tra i fattori scatenanti la sincronia dell'evento autunnale ci siano le elevate temperature estive, ma, al momento, non è ancora possibile dare una spiegazione provata.

Inoltre, si continua a sapere molto poco sul comportamento degli individui una volta in volo: il risultato di ogni ricerca costituirà un vero e proprio punto di svolta nell'ambito di questioni evolutive e di gestione dell'habitat. La conoscenza della distanza coperta da un ragno in ballooning è forse la misura più difficile da osservare e certo aiuterebbe a definire in maniera completa il fenomeno. Fino ad allora, la teoria della dispersione continuerà a dipendere dalle supposizioni analizzate.

Un recente studio di Erica L. Morley e Daniel Robert hadimostrato che i ragni possono rilevare i campi elettrici e rispondere a questo stimolo con il ballooning.

Gli studi condotti fino a oggi affermano che i ragni salgono in cima a una protuberanza, lasciano uscire la seta e veleggiano sfruttando le forze di resistenza del vento leggero. Morley e Robert compiono un passo in avanti molto importante: dimostrano che il campo elettrico atmosferico globale e il conseguente gradiente di potenziale atmosferico (APG) forniscono una forza aggiuntiva. I ragni, dunque, rilevano i campi elettrici, come dimostra la risposta meccanica dei loro sensori a forma di capello che funzionano da veri e propri elettrorecettori.

I due ricercatori britannici sono giunti a queste conclusioni osservando che molti ragni si gonfiano usando più fili di seta che si allargano a forma di ventaglio. Il fatto che ogni filo di seta sia tenuto separato dagli altri e non si aggrovigli, indica l'azione di una forza elettrostatica repellente. Inoltre, i campi elettrici che circondano la materia rivestono un ruolo fondamentale per gli ecosistemi: per esempio, i bombi percepiscono l'energia che si crea tra loro e i fiori e le api sfruttano la loro carica per comunicare all'interno dell'alveare.

La seta di ragno è nota come un efficace isolante elettrico: è stata utilizzata nelle prime misure quantitative di carica elettrostatica proprio da Michael Faraday e gli esperimenti dimostrano che i ragni possono rilevare i campi elettrici, con un aumento significativo del balloning. 

Dunque il gradiente di potenziale atmosferico (APG) e le forze elettrostatiche che ne derivano sono sufficienti per provocare il ballooning, ma potrebbero non essere sempre necessarie. La resistenza aerodinamica associata al vento leggero e alle forze elettrostatiche può lavorare in sinergia per facilitare il fenomeno. Questa è la prima dimostrazione di elettroricezione nei ragni e negli artropodi, oltre gli Apidi.

Comprendere i meccanismi alla base della dispersione è fondamentale per descrivere le dinamiche della popolazione, le distribuzioni delle specie e la resilienza ecologica ai cambiamenti: è quindi di grande importanza per l'ecologia globale.

I ragni sono considerati uno dei gruppi di organismi di maggior successo in termini di storia evolutiva. Sono distribuiti in quasi tutti gli ecosistemi terrestri e svolgono un ruolo chiave come predatori carnivori: uno studio recente ha stimato che la comunità globale di ragni consuma tra 400 e 800 milioni di tonnellate di prede all'anno.

Esercitano, dunque, un impatto significativo sulla composizione e la diversità degli ecosistemi e, dal momento che il ballooning coinvolge una porzione significativa di movimenti stagionali, studiare il fenomeno ha implicazioni per la previsione del trasporto di sostanze nutritive, di agenti patogeni, di parassiti agricoli e dei loro predatori tra gli ecosistemi.