Illuminazione: novità dalla scienza!

L’illuminazione nel terrario. Implicazioni sul benessere di rettili e anfibi e novità dalla scienza

a cura di Giulia Raissa Agnolon

Il seguente approfondimento continua quanto trattato nell’articolo sull’arricchimento ambientale, concentrandosi sull’aspetto dell’illuminazione. In linea con i principi base dell’enrichment, che portano a concepire il terrario come una ricostruzione del microhabitat della specie, si cerca di fornire in cattività tutto ciò che gli animali hanno in natura e che può contribuire ad ottimizzare il loro benessere, al fine di ricreare un ambiente ricco e stimolante. A nostro proposito, si traduce nella convinzione di voler fornire un sistema di illuminazione completo ed adattato alla specie, anche se non ritenuto strettamente necessario. L’animale è in cattività, certo, ma perché dovremmo fargli mancare qualcosa di cui può trarre beneficio, se possiamo fornirlo?

Un elemento onnipresente negli habitat naturali è il sole. Ogni specie è esposta quotidianamente ad una specifica quantità ed intensità di radiazione solare, in base al bioma in cui vive ed alla sua etologia, cosa di cui tenere conto nella ricreazione del suo ambiente in cattività.

Vediamo quali sono le principali componenti della radiazione solare e loro funzioni sull’organismo di rettili e anfibi, al fine di comprendere in che modo possono tutti beneficiare di un sistema di illuminazione nel terrario.

LUCE

La luce, banalissima luce visibile, priva di componente ultravioletta, riveste un compito di fondamentale importanza nella regolazione metabolica degli animali, innesca una sorta di cascata fisiologica a partire dalla comunicazione con la ghiandola pineale. Tale ghiandola è considerata il trasduttore neuroendocrino dei cambiamenti di fotoperiodo e temperatura ambientale; riceve le informazioni sull’ora del giorno, sulla stagione, sul clima, e regola di conseguenza molteplici funzioni biologiche, dai semplici ritmi dormi/veglia, fino alla riproduzione.

Il complesso pineale è ampiamente conservato nel regno animale, lo ritroviamo sia nei rettili che negli anfibi, e rappresenta un elaborato sistema di regolazione del ciclo biologico a partire dalla luce. Uno studio su Thamnophis sirtalis parietalis(Medonca et al. 1996) ha mostrato che la rimozione della ghiandola pineale ai maschi, nel periodo antecedente la bruma, altera il processo riproduttivo in primavera, riducendo il “courtship behavior”, evidenziando una chiara funzione di regolazione da parte della ghiandola pineale nel ciclo biologico dei serpenti.

Sulla base di questi dati, indipendentemente dalla specie, ad ogni rettile o anfibio, è consigliabile disporre una fonte di illuminazione al fine di fornire quantomeno un fotoperiodo.

 UVA

Questa lunghezza d’onda è invisibile per l’occhio umano, mentre per rettili e anfibi fa parte del loro spettro del visibile, grazie alla presenza di fotorecettori UV-sensibili nella retina. Caratteristica che sembra piuttosto conservata tra i vari taxa e che è stata ritrovata in sauri (Fleishmain et al. 1993), ofidi (Sillman et al. 2001) e anfibi (Perry et al. 1991). In particolare per i rettili diurni è comprovato il ruolo dell’UVA nella discrezione cromatica e nella corretta percezione dell’ambiente circostante, specialmente d’ausilio per il riconoscimento di conspecifici e per l’identificazione delle prede.

Molte comuni lampade per uso domestico, come le alogene o le fluoro compatte (lampade a risparmio energetico), emettono una certa quantità di questa lunghezza d’onda (ARPA Piemonte, 2012). Idealmente, potrebbe bastare una lampadina nel terrario come fonte di UVA, tuttavia, l’entità di emissione non è mai dichiarata dai produttori, motivo per cui non sappiamo quanto realmente andiamo a fornire e, generalmente, si tratta di percentuali molto basse o addirittura irrisorie. Possiamo invece trovare percentuali di UVA dichiarate ed ottimali nelle lampade UVB, motivo in più per utilizzarle anche con rettili e anfibi che non lo necessitino, in questo modo andiamo ad assicurare ai nostri animali i benefici derivanti dalla corretta percezione dell’ambiente che li circonda.

UVB

Sono ben noti gli effetti di questa lunghezza d’onda a livello del metabolismo del calcio. La radiazione UVB permette l’isomerizzazione della pro-vitamina D3 (7-deidrocolesterolo) uno sterolo della pelle, in pre-vitamina D3, infine grazie all’azione sinergica di UVB e calore si ha l’ulteriore isomerizzazione in vitamina D3. La vitamina viene poi metabolizzata nel fegato e nei reni e trasformata in calcitriolo, l’ormone che regola tutto il metabolismo del calcio e quindi che si occupa di portare il calcio laddove serve… non solo a livello delle ossa! Il calcio è infatti implicato in diverse funzioni anche a livello del sistema nervoso, è un elemento fondamentale per la contrazione neuromuscolare e per la comunicazione nervosa, è un importante segnalatore chimico e, come tale, ha anche ruoli nella secrezione ormonale, nella coagulazione ematica e nella trascrizione genica. Possiamo dunque comprendere come i benefici dell’esposizione agli UVB non si presentino solo a livello dell’apparato scheletrico.

Il concetto di gradiente

Tanto importante quanto sottovalutato. Mentre in natura gli animali sono esposti a continue fluttuazioni della radiazione solare, che variano sia in base alle condizioni climatiche stagionali e giornaliere, che all’interazione della radiazione con gli elementi dell’ambiente (es. la vegetazione), in cattività, invece, spesso i parametri sono costanti ed omogenei all’interno del terrario, e all’animale non viene data la possibilità di poter scegliere quali sono le condizioni che preferisce, come farebbe in natura. Rettili e anfibi sentono quali sono i loro fabbisogni e, in base a questo, si muovono lungo dei gradienti. Se da una parte è chiaro che dobbiamo fornire un gradiente di temperatura in modo da favorire la termoregolazione, non è altrettanto diffusa la concezione di riprodurre un gradiente anche per quanto riguarda la luminosità e la radiazione UVB! È provato che rettili e anfibi non solo termoregolano, ma anche fotoregolano e percepiscono qual è il loro fabbisogno di sintetizzare D3 (Karsten et al. 2009). Dunque, si capisce l’importanza di porre attenzione nella scelta delle lampade e nel loro posizionamento, come anche nell’inserimento dei giusti arredi, al fine di fornire gradienti di temperatura, luminosità e radiazione ultravioletta.

Di quanto UVB hanno bisogno i miei rettili?

Rettili e anfibi sono molto eterogenei per quanto riguarda la necessità specifica di esposizione alla radiazione solare. Le diverse specie, oltre a vivere nei più svariati habitat, hanno particolari abitudini e stili di vita che le espongono a diverse condizioni. Difficile dire qual è il range di radiazione UVB appropriato per ciascuna specie. Per comprendere questo, un gruppo di ricerca del Texas, ha eseguito uno studio andando a misurare in natura il range di esposizione, riportato come UVI (UV-Index), di un numero significativo di anfibi e rettili. Hanno poi allocato le varie specie in 4 gruppi, in base al diverso livello di esposizione in natura, che idealmente dovrebbe rispecchiare le loro necessità in cattività (Ferguson et al. 2010).

Come posizionare le lampade?

Un grosso aiuto ci arriva dal RAWG (Reptile and Amphibian Working Group) che ha ideato una guida tecnica chiamata “UV-TOOL” (link), per la creazione dell’ideale “photo-microhabitat” in cattività.

Consigliandone caldamente la lettura approfondita, vi riporto solo i dettagli di una metodologia da seguire nella scelta e nel posizionamento delle lampade all’interno del terrario, che pone particolare attenzione sia alla specie ospitata che alla creazione dei gradienti.

• Shade Method: adatto alle specie sciafile (gruppo 1 e 2) che in natura si espongono occasionalmente e/o brevemente ai raggi solari. Per queste è consigliato offrire bassi livelli di radiazione UVB (UVI 0.7-1.0) per un’estesa porzione del terrario, con un gradiente in diminuzione fino a raggiungere il livello 0 in una zona d’ombra ricreata. Allo scopo viene consigliato l’utilizzo di neon.
• Sunbeam Method: idoneo alle specie eliofile (gruppo 3 e 4), per le quali va fornito un alto livello di UVB (UVI 3.0-7.0) nella gran parte dell’estensione del terrario, senza però dimenticare una zona, per quanto limitata, seppure presente, in cui l’emissione di UVB si avvicina allo zero. Per queste specie sono preferibili lampade a vapori di mercurio o ad alogenuri metallici, che hanno generalmente un’emissione maggiore rispetto ai neon.

Riguardo al fornire UVB anche a specie che tradizionalmente vengono stabulate senza, vediamo cosa ci dice la scienza.

Rettili notturni

È ancora piuttosto diffusa l’idea che, date le loro abitudini, i rettili notturni o fossori, non ricevano mai radiazione UVB. In realtà è stato ampiamente provato che diverse specie notturne si espongono al sole, seppur in maniera occasionale, e non è da sottovalutare che una piccola percentuale di radiazione li può raggiungere nei loro rifugi diurni. Di UVB ne ricevono poco, molto poco, ma quel che gli basta: queste specie sono infatti dotate di un sistema di compensazione ed ottimizzazione per la sintesi della vitamina D3.

Un’interessante ricerca scientifica sulla penetrazione cutanea della radiazione ultravioletta nei vertebrati (Porter, 1967), ha evidenziato che nei rettili notturni la penetrazione avviene più in profondità attraverso la pelle, rispetto a specie diurne ed eliofile, mostrando che la minore esposizione al sole è compensata da una maggiore sensibilità della pelle alla radiazione.

Un ulteriore studio degno di nota è quello di Ferguson et al. (2000) in cui è stata confrontata l’efficienza di sintesi di vitamina D3 in Hemidactylus turcicus e Sceloporus olivaceus. I risultati hanno evidenziato che, al pari di esposizione agli UVB, il geco notturno sintetizza 8 volte più vitamina rispetto al sauro deserticolo, indicando che l’efficienza di fotoconversione è inversamente proporzionale all’esposizione.

Serpenti

Che in cattività non necessitino di UVB o integrazioni, in quanto assumono la vitamina D3 e il calcio necessario dalla loro dieta, è vero. Tuttavia, il fatto che i serpenti possano vivere e riprodursi anche in condizioni di assenza di UVB, non significa che non ne possano beneficiare. È stato recentemente dimostrato che l’esposizione agli UVB fa la differenza anche negli ofidi.

La stessa ricerca di Porter sul livello di penetrazione cutanea della radiazione ultravioletta, ha mostrato una crescente sensibilità della pelle agli UVB, rispettivamente in serpenti diurni, crepuscolari e notturni.

Più recentemente Acierno et al. (2008) hanno dimostrato come la presenza, o meno, di UVB nel terrario non sia assolutamente indifferente. Lo studio è stato effettuato su Elaphe guttata, utilizzando due gruppi di individui, il primo stabulato “tradizionalmente” ed il secondo provvisto di neon UVB. Dopo 28 giorni di stabulazione è stato misurato il livello di calcediolo (forma della D3 solubile nel sangue). Si è visto che, mentre nel primo gruppo (senza UVB), il livello di calcediolo era rimasto costante, nel secondo gruppo (con UVB) è risultato più che triplicato, andando a confermare l’azione della radiazione ultravioletta anche nel metabolismo del calcio degli ofidi.

Inoltre, mi sento di aggiungere che, in particolare con ofidi diurni ed eliofili, i benefici del fornire nel terrario un sistema di illuminazione adattato, sono ben visibili senza bisogno di studi scientifici. Quando vedrete quotidianamente il vostro serpente fare basking sotto alle lampade vi convincerete anche voi.

Anfibi

Gli anfibi presentano lo stesso identico processo di sintesi della vitamina D3, a partire dalla radiazione UVB, che avviene nei rettili (Antwis et al. 2009), motivo per cui è consigliabile fornirgli un adeguato sistema di illuminazione. Purtuttavia è importante sottolineare che, essendo dotati di una cute molto fine e sensibile, una leggera irradiazione è quel che basta al loro organismo.

Di recente alcuni studi scientifici hanno evidenziato la necessità di correggere i tradizionali parametri di allevamento, mostrando che gli anfibi tenuti senza una fonte di UVB hanno una bassa densità ossea e possono essere soggetti all’insorgenza di MOM, nonostante le integrazioni alimentari.

Uno studio su Bombina orientalis (Michaels et al, 2014) è stato effettuato su due gruppi di esemplari, a cui, ad entrambi è stata fornita in egual misura un’integrazione di vitamina D3 in polvere, ma, ad un solo gruppo è stata predisposta una fonte di UVB. I risultati finali hanno mostrato che gli esemplari che hanno potuto beneficiare degli UVB si sono sviluppati in maniera ottimale. Le loro radiografie hanno mostrato uno scheletro perfettamente formato ed un tasso di calcediolo nel sangue più elevato, rispetto agli esemplari del gruppo mantenuto con la sola integrazione vitaminica, che nonostante questo apporto, non ha assimilato in maniera efficace il calcio. Gli studiosi hanno quindi concluso che il solo apporto vitaminico non sia sufficiente per l’ottimale sviluppo e benessere della specie.

Bombina orientalis è una specie diurna, che riceve, seppur filtrata dalla vegetazione, una discreta fonte di irradiazione solare. E per quanto riguarda le specie di anfibi notturni? Tapley e colleghi (2014) hanno eseguito una ricerca simile su Leptodactylus fallax, rana strettamente notturna, evidenziando come gli esemplari mantenuti in cattività senza UVB, nonostante gli venissero regolarmente forniti integratori alimentari, mostravano una bassa densità ossea e sintomi tipici della malattia osteo metabolica, d’altra parte le radiografie degli esemplari tenuti in cattività con UVB presentavano uno scheletro comparabile a quello degli esemplari in natura, evidenziando che, seppur notturna, la specie riesce a beneficiare della radiazione solare.

Concludo con una grande raccomandazione. Gli UVB non vanno sottovalutati, in nessun modo, non vanno sottovalutati i loro benefici, come non vanno sottovalutati i possibili danni da un loro eccesso. I bisogni di ogni specie sono differenti e l’irradiazione UVB che forniamo nel terrario deve essere ben adattata.

Fonti ed approfondimenti:

• Acierno M.J, Mitchell M.A., Zachariah T.T., Roundtree M.K., Kirchgessner M.S., Sanchez-Migallon Guzman D. (2008) Effects of ultraviolet radiation on plasma 25-hydroxyvitamin D3 concentrations in corn snakes (Elaphe guttata). American Journal of Veterinary Research 69: 294–297.

• Antwis R., Browne R. (2009) Ultraviolet radiation and vitamin D3 in amphibian health, behaviour, diet and conservation. Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology 154: 184–190.

• ARPA Piemonte (2012) Le nuove lampade a risparmio energetico: valutazione dell’esposizione

  ai campi elettromagnetici e alla radiazione ultravioletta.

• BIAZA RAWG (2015) British and Irish Association of Zoos and Aquaria Reptile and Amphibian Working Group UV-TOOL PROJECT. http:// www.uvguide.co.uk/BIAZA-RAWG-UV-Tool.htm (accessed 10 October 2015).

• Brattstrom, B.H. (1952). Diurnal activities of a nocturnal animal. Herpetologica 8: 61–63.

• Carman E.N., Ferguson G.W., Gehrmann W.H., Chen T.C., Holick M.F. (2000) Photobiosynthetic opportunity and ability for UV-B generated vitamin D synthesis in free-living house geckos (Hemidactylus turcicus) and Texas spiny lizards (Sceloporus olivaceous). Copeia 2000: 245–250.

• Carmel B., Johnson R. (2014) A Guide to Health and Disease in Reptiles &Amphibians. Burleigh, Australia: Reptile Publications.

• Ferguson G.W., Brinker A.M., Gehrmann W.H., Bucklin S.E., Baines F.M., Mackin S.J. (2010) Voluntary Exposure of Some Western-Hemisphere Snake and Lizard Species to Ultraviolet-B Radiation in the Field: How Much Ultraviolet-B Should a Lizard or Snake Receive in Captivity? Zoo Biology 29 : 317–334.

• Ferguson G.W., Holick M.F. et al. (2000) Photobiosynthetic Opportunity and Ability for UV-B Generated Vitamin DSynthesis in Free-Living House Geckos and Texas Spiny Lizards. Copeia 2000(1).

• Fleishman L.J., Loew E.R.,  Lead M. (1993) Ultraviolet vision in lizards. Nature 365.

• Karsten K., Ferguson G.W., Chen T.C., Holick M.F. (2009) Panther Chameleons, Furcifer pardalis, Behaviorally Regulate Optimal Exposure to UV Depending on Dietary Vitamin D3 Status. Physiological and Biochemical Zoology 82(3).

• Mackin S.J. (2010) Voluntary exposure of some western-hemisphere snake and lizard species to ultraviolet-B radiation in the field: how much ultraviolet-B should a lizard or snake receive in captivity? Zoo Biology 29: 317–334.

• Michaels C.J., Antwis R.E., Preziosi R.F. (2014) Impacts of UVB provision and dietary calcium content on serum vitamin D3, growth rates, skeletal structure and coloration in captive oriental fire-bellied toads (Bombina orientalis). Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition.

• Mendonça M.T., Tousignant A.J., Crews D. (1996) Pinealectomy, melatonin, and courtship behavior in male red-sided garter snakes (Thamnophis sirtalis parietalis). J Exp Zool. 1996 Jan 1;274(1):63-74.

• Gardiner D.W., Baines F.M., Pandher K. (2009) Photodermatitis and photokeratoconjunctivitis in a ball python (Python regius) and a bluetongue skink (Tiliqua spp.). Journal of Zoo and Wildlife Medicine 40: 757–766.

• Honkavaara J., Koivula M., Korpimaki E., Siitari H., Viitala J. (2002) Ultraviolet vision and foraging in terrestrial vertebrates. Oikos 98: 505–511.

• Juzeniene A., Moan J. (2012) Beneficial effects of UV radiation other than via vitamin D production. Dermatoendocrinology 4: 109–117.

• Karsten K.B., Ferguson G.W., Chen T.C., Holick M.F. (2009) Panther chameleons, Furcifer pardalis, behaviorally regulate optimal exposure to UV depending on dietary vitamin D3 status. Physiological and Biochemical Zoology 82: 218–225.

• Lindgren J. (2004) UV-lamps for terrariums: Their spectral characteristics and efficiency in promoting vitamin D synthesis by UVB irradiation. Herpetomania 13(3–4):13–20.

• Michaels C.J., Preziosi R.F. (2013). Basking behaviour and ultraviolet B radiation exposure in a wild population of Pelophylax lessonae in northern Italy. Herpetological Bulletin 124: 1.

• Perry R.J., McNaughton P.A. (1991) Response properties of cones from the retina of the tiger salamander. J Physiol. 1991 Feb;433:561-87.

• Sillman A.J., Johnson J.L., Loew E.R. (2001) Retinal photoreceptors and visual pigments in Boa constrictor imperator. J Exp Zool. 2001 Sep 1;290(4):359-65.

• Sperry J.H., Ward M.P., Weatherhead P.J. (2013) Effects of temperature, moon phase, and prey on nocturnal activity in ratsnakes: an automated telemetry study. Journal of Herpetology 47: 105–111.

• Tapley B., Rendle M., Baines F. M., Goetz M., Bradfield K. S., Rood D., Lopez J., Garcia G., Routh A. (2014). Meeting ultraviolet B radiation requirements of amphibians in captivity: A case study with mountain chicken frogs (Leptodactylus fallax) and general recommendations for pre-release health screening. Zoo Biology 34: 46–52.

• Wangen K., Kirshenbaum J., Mitchell M.A. (2013) Measuring 25-hydroxy vitamin D levels in leopard geckos exposed to commercial ultraviolet B lights. ARAV 2013: 42.