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Introduzione

Rudolph la renna dal naso rosso è una storia classica del comportamento animale di Robert L. May . Descrive renne disporting se stessi (il termine tecnico per giocare) ed escludendo un membro del gruppo di nome Rudolph a causa del suo insolitamente grande, naso rosso. La luce del naso di Rudolph, che May descrisse come ” abbagliante “alla luce del giorno e” incandescente ” di notte, si rivelò poi utile alla vigilia di Natale, quando una fitta nebbia artica interruppe i preparativi di volo di Babbo Natale e della sua squadra di otto renne. In queste condizioni di nebbia, il naso di Rudolph emetteva luce sufficiente per un volo sicuro e la consegna di regali in tutto il mondo (Figura 1). Questa storia del naso di Rudolph e della sua brillantezza nella nebbia è familiare alla maggior parte dei bambini, degli adulti e dei biologi, ma è anche considerata anomala, il che significa estremamente insolita. Come regola generale, gli scienziati evitano di studiare tratti anomali. Il fatto che i nasi luminescenti (incandescenti) siano così rari spiega perché il colore e i vantaggi/svantaggi dei nasi luminescenti sono praticamente non studiati.

Nuove scoperte sulla visione dei colori delle renne potrebbero contenere importanti indizi sul valore di un naso luminescente. Ad esempio , è stato scoperto di recente che la renna artica (nome scientifico Rangifer tarandus tarandus) può vedere la luce ultravioletta (UV), che è invisibile agli esseri umani e alla maggior parte degli altri mammiferi che sono principalmente attivi durante il giorno. I benefici della visione UV sono sconosciuti, ma la capacità di vedere la luce UV potrebbe aiutare le renne a vedere cose importanti, come i predatori e il cibo. Ad esempio, la pelliccia bianca dei lupi e alcuni importanti alimenti vegetali, come i licheni, assorbono la luce UV, rendendo i licheni scuri e più facili da vedere nella neve, perché la neve riflette la luce UV e sembra luminosa . I benefici di vedere la luce UV potrebbero essere maggiori nel mezzo dell’inverno, quando il sole è basso nel cielo artico e la dispersione di luce alta nell’atmosfera produce luce che è principalmente UV e violacea .

Ancora più sorprendente è la capacità degli occhi di renna di cambiare colore con le stagioni. Gli occhi delle renne hanno un tessuto riflettente simile a uno specchio chiamato tapetum lucidum, che in latino significa ” arazzo luminoso.”Questo tessuto provoca la lucentezza degli occhi, un fenomeno che si vede più spesso quando i fari delle nostre auto brillano negli occhi di animali selvatici o animali domestici. Un tapetum lucidum è importante per gli animali notturni (attivi di notte), perché permette loro di vedere al buio. La cosa eccezionale delle renne è che il loro tapetum lucidum cambia da un ricco colore dorato durante l’estate a un colore blu intenso durante l’inverno . I fattori che causano questo cambiamento di colore sono compresi, ma i vantaggi, se ce ne sono, sono misteriosi. Un’idea è che potrebbe aumentare la capacità delle renne di vedere la luce blu in condizioni di luce fioca. Quindi, è chiaro che le renne artiche hanno un tipo di visione molto insolito e interessante. Ma, allo stesso tempo, questa speciale capacità di vedere la luce blu a fine dicembre è un netto svantaggio in condizioni di nebbia.

Trasmissione della luce nella nebbia

La nebbia è un accumulo di minuscole gocce d’acqua o cristalli di ghiaccio sospesi sopra la superficie della Terra. Si forma quando l’aria umida viene raffreddata al di sotto di una temperatura specifica e parte del vapore acqueo si condensa (si trasforma in minuscole goccioline di liquido). Per definizione, il tempo è considerato nebbioso quando non possiamo vedere più di 1000 m avanti. Nel suo libro, Robert L. May ha descritto la nebbia ” spessa come fizz bianco “e vicino a zero visibilità (era” buio e triste”), il che suggerisce che la nebbia avrebbe potuto essere uno dei due possibili tipi: nebbia di radiazione o nebbia di ghiaccio. La nebbia di radiazione si verifica quando il terreno raffredda l’aria sopra di esso per contatto. La nebbia di ghiaccio si verifica quando l’aria calda interagisce con l’aria estremamente fredda e il vapore acqueo si trasforma direttamente in un solido, formando minuscoli cristalli di ghiaccio sospesi nell’aria.

La capacità della luce di brillare attraverso la nebbia varia a seconda del colore della luce. La luce più rossa viaggia più lontano, ma la distanza che la luce può viaggiare diminuisce se la dimensione dei cristalli di ghiaccio o gocce d’acqua nella nebbia è grande . Se le goccioline sono al di sopra di una certa dimensione, un processo chiamato Mie scattering estinguerà tutta la luce di qualsiasi colore . Mie scattering accade nella maggior parte dei tipi di nebbia, rendendo la maggior parte nebbia molto difficile da vedere attraverso, ma un naso rosso incandescente si prevede di eclissare qualsiasi altro tipo di naso, con la luce rossa che viaggia ulteriormente nella nebbia di ghiaccio perché i cristalli di ghiaccio nella nebbia di ghiaccio sono più piccoli delle gocce d’acqua nella nebbia Per capire quanto sia utile il naso di Rudolph nella nebbia, è necessario conoscere il colore esatto della luce che splende dal suo naso.

Il colore del naso di Rudolph

Un indizio per il colore del naso di Rudolph viene dalla versione di Barbara Hazen della storia originale di May . In questa versione, Rudolph si nasconde dietro un cespuglio di agrifoglio in modo che ” il suo naso rosso brillante mescolato con le bacche rosso vivo.”Figura 2 illustra questo evento e la quantità di luce di ogni lunghezza d’onda, che è un modo di misurare il colore, che rimbalza, o riflette, da bacche di agrifoglio. Questo tipo di grafico è chiamato spettro di riflettanza. Se assumiamo che le bacche mostrate in Figura 2 siano simili a quelle dei frutti di agrifoglio nell’Artico, allora possiamo stimare che il naso di Rudolph produce luce con un picco spettrale di circa 700 nm, poiché questa è la lunghezza d’onda della luce riflessa più fortemente dalle bacche di agrifoglio. Una riflettanza di picco di 700 nm significa che le bacche, e quindi il naso di Rudolph, devono essere estremamente rosse-forse il massimo rossore che gli occhi dei mammiferi sono in grado di vedere.

Questa stima è solo una supposizione istruita, ma suggerisce che una luce di nebbia rossa è meglio di qualsiasi altro tipo. Il naso di Rudolph può essere particolarmente importante in inverno, quando gli occhi delle renne sono più bravi a vedere il blu. Poiché la nebbia blocca la luce blu, ha senso che le renne abbiano il maggior bisogno di una luce fendinebbia nei mesi invernali come dicembre. Questo aiuta a spiegare perché il naso di Rudolph era così utile per volare in una fitta nebbia. Tuttavia, un naso rosso luminescente può avere anche degli svantaggi. I nasi delle renne hanno un complesso sistema di molti piccoli vasi sanguigni e sono quindi abbastanza caldi, un tratto che non solo impedisce ai nasi delle renne di congelarsi, ma fa anche perdere calore dal corpo di una renna all’aria circostante. Se si perde troppo calore dal suo naso incandescente, Rudolph potrebbe rischiare l’ipotermia (una temperatura corporea pericolosamente bassa) in condizioni climatiche estremamente fredde. È quindi estremamente importante che i bambini forniscano cibi ipercalorici per aiutare Rudolph a mantenere la temperatura corporea alla vigilia di Natale.

Nel complesso, i vantaggi di un naso luminescente rosso sembrano essere maggiori degli svantaggi, il che solleva domande su quanto spesso si verificano nasi luminescenti rossi nelle renne. Attualmente, sappiamo di un solo naso luminescente nella popolazione delle renne, ma i suoi vantaggi suggeriscono che potrebbe essere trasmesso alle future generazioni di renne. D’altra parte , la frequenza del tempo nebbioso sta diminuendo in tutto il mondo a causa dei cambiamenti climatici, che potrebbero rendere meno importanti in futuro i benefici di un naso rosso incandescente. Un’ipotesi diversa suggerisce che il naso rosso di Rudolph sia infetto da parassiti nasali e semplicemente rosso e gonfio . Idee così diverse sul perché il naso di Rudolph è rosso ci dicono che sono necessarie ulteriori indagini, e si spera che i lettori di questo articolo aiuteranno con ricerche future sulle proprietà della luce e della nebbia artica. Tali studi potrebbero gettare nuova luce sulla straordinaria biologia e visione delle renne.

Ringraziamenti

Sono grato per l’assistenza archivistica di J. D. Shaw, M. R. Swan, A. L. Witzel, e il personale della Rauner Special Collections Library, Dartmouth College. Sono in debito con la famiglia May per aver facilitato e permesso la riproduzione di immagini di Rudolph. Le opinioni e le ricerche presentate qui sono state ispirate da mia figlia Eleanor, a cui piace chiedere perché.

Finanziamento

Il finanziamento è stato ricevuto dalla Fondazione David e Lucile Packard (Fellowship in Science and Engineering no. 2007-31754).

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