L’importanza della radiazione solare

a cura di Giulia Raissa Agnolon

Caratteristiche ed effetti sui sistemi biologici in particolare riferimento all’erpetofauna. Capire l’importanza di una corretta illuminazione nella gestione di rettili e anfibi in cattività.

La vita sulla terra dipende dall’energia fornita dal sole: luce e calore.

Il sole emette energia sotto forma di radiazioni elettromagnetiche aventi varie lunghezze d’onda e varie frequenze. Radiazioni con diversa lunghezza d’onda hanno diversa energia associata: l’energia di una radiazione è inversamente proporzionale alla sua lunghezza d’onda.

Lo spettro della radiazione solare è compreso tra 100 e 5000 nm di lunghezza d’onda.

• Luce visibile: 380-750 nm
• PAR (photosyntetic active radiation): 400-700 nm
• Infrarosso* (calore): 750 nm e oltre
• Ultravioletto (A-B-C): 100-400 nm (3% dell’energia solare che arriva sulla terra)

* l’infrarosso non è visibile per l’uomo, come anche per la maggior parte degli animali; solo alcuni serpenti come pitoni e boa sono in grado di vederlo grazie ad apposite fossette sensoriali presenti sul muso.

Tali radiazioni si combinano con altri fattori abiotici del microambiente in cui un organismo vive, quali la temperatura, l’umidità, il vento, e agiscono sinergicamente formando il bilancio energetico dell’organismo.

Molti organismi possono manipolare il loro bilancio energetico modificando la quantità di radiazione solare diretta che colpisce la loro superficie oppure la quantità di radiazione solare incidente che essi assorbono. Nello specifico i rettili, che come sappiamo sono ectotermi (a sangue freddo) la cui temperatura corporea è dipendente dalla temperatura esterna/ambientale, cambiano la loro esposizione alla radiazione solare per raggiungere la giusta temperatura corporea interna e assumono determinati comportamenti come strategie di termoregolazione: il gonfiarsi al fine dell’aumento del rapporto superficie-volume, il restare a lungo con la bocca aperta per aumentare la frequenza respiratoria ed anche il variare notevolmente la loro colorazione grazie ai cromatofori presenti nel derma (colori più scuri attirano maggiormente il calore). La termoregolazione è qualcosa di fondamentale per i rettili in quanto gli consente di evitare temperature corporee estreme, ma non solo, anche di avere un maggior controllo sui processi metabolici, si tratta quindi di un meccanismo finemente regolato.

Radiazioni elettromagnetiche di lunghezza d’onda diverse hanno effetti diversi sui sistemi biologici.

Come già anticipato, l’infrarosso è direttamente correlato alla temperatura corporea, le lunghezze d’onda del visibile rivestono importanza rilevante nel sistema neuroendocrino e l’ultravioletto è fondamentale per la vista, per la formazione delle ossa e non solo. Approfondiremo tutto ciò di seguito.

(Fonte: Exotic dvm journal)

La radiazione solare favorisce l’attivazione del sistema neuroendocrino arrivando a coinvolgere l’intero stato di salute dell’organismo.

• Il sole ha effetti diretti su una delle più importanti ghiandole del corpo, la ghiandola pituitaria (ipofisi) la quale secerne ormoni che regolano l’attività endocrina e metabolica di tutto l’organismo. Uno di questi è l’ormone somatotropo (GH) che ha ruolo nel favorire la deposizione di calcio nel tessuto osseo, contribuisce alla strutturazione dei muscoli scheletrici e stimola la sintesi proteica; l’ipofisi secerne inoltre una serie di ormoni trofici, ovvero ormoni che agiscono su altre ghiandole endocrine come tiroide, surrenali e gonadi, permettendo la secrezione di ormoni secondari.
• Cosa risaputa, la luce è ciò che regola la ghiandola pineale (epifisi) le cui cellule (pinealociti) secernono la melatonina, ormone che regola il ritmo circadiano ed il ritmo sonno-veglia.
• Il sole presenta inoltre un ruolo chiave nel sistema immunitario, consente la produzione naturale di vitamina D la quale risulta fondamentale nell’attivazione delle cellule T del timo, leucociti che agiscono contro i microrganismi patogeni.

Si può quindi affermare che i rettili sono alimentati ad energia solare, per questo motivo è di fondamentale importanza la scelta del tipo di illuminazione artificiale.

L’intero spettro di radiazione solare è necessario al benessere fisico degli animali, ma una specifica lunghezza d’onda riveste un’importanza che troppo spesso viene sottovalutata, sto parlando dell’ultravioletto. Mentre viene automatico capire che un rettile, in natura come in cattività, ha bisogno di calore e di luce, sembra risulti più difficile comprendere l’effettiva necessità degli ultravioletti.

La luce ultravioletta (A-B-C) non è visibile all’occhio umano, i rettili invece non solo la percepiscono (da 300 a 400 nm) ma riescono a vedere i colori (un arcobaleno più ampio rispetto al nostro) proprio grazie all’ultravioletto di tipo A che è quindi parte dello spettro della luce visibile per i rettili.

L’UVA (320-400 nm) è emessa da tutte le lampade a luce bianca, anche se in minima parte, persino dalle normali lampadine ad incandescenza, questo significa che anche i rettili e gli anfibi che non necessitano obbligatoriamente di neon UVB possono vedere bene i colori grazie a qualsiasi fonte luminosa, ma non solo: l’UVA che arriva su una superficie viene poi riflessa (diversamente in base alla specifica superficie), questo riflesso è ciò che consente al rettile di distinguere i componenti della propria specie dagli altri, come anche di individuare bene vegetali e insetti. Si può dire che per i rettili diurni che hanno questo tipo di visione ci sia una sorta di “marchio ad UVA” su cibo e altri esseri viventi. Ecco un altro motivo per cui risulta fondamentale una giusta illuminazione nel terrario: perché consente al rettile di percepire correttamente l’ambiente che lo circonda.

Studi hanno dimostrato che rettili esposti ad una corretta percentuale di UVA mostravano maggiori livelli di attività e di comportamenti sociali rispetto a quelli che non lo erano, il motivo principale di questo è che l’UVA interagisce con la ghiandola pineale la quale informa il cervello dei cambiamenti di luce (giorno/notte); senza UVA è sempre notte per il cervello.

Per quanto riguarda la visione dei colori, i rettili grazie alla percezione degli UVA tramite una speciale cellula retinica che noi non possediamo, vedono un arcobaleno di colori più vario di quello che vediamo noi; mi preme precisare che vedono benissimo il colore rosso delle lampade cosiddette “infrared” comunemente commercializzate, che sono una fonte di illuminazione assolutamente inadatta!

Inoltre alcuni gechi notturni che sono sprovvisti del recettore corrispondente al colore rosso, presentano il recettore per il colore verde che reagisce alla luce rossa; quindi sono in grado di vederla in ogni caso. Altri rettili notturni risultano in grado di utilizzare i recettori per la visione dei colori in una luce fioca come quella fornita dalla luna, per cui le lampade a luce notturna blu che si trovano in commercio, le quali hanno indubbiamente un’emissione luminosa maggiore a quella della luna, vanno ad alterare le capacità visive di questi animali nell’oscurità.

L’UVB (280-320 nm*) è una lunghezza d’onda fondamentale per la vita sulla terra. Secondo studi recenti alcuni rettili sembrano visualizzare anche le onde UVB, quel che è certo è che le percepiscono, tanto che i sauri diurni che fanno basking si posizionano anche a seconda dell’emissione di UVB.

*sotto i 290 nm è dannosa (es. provoca metilazione della basi del DNA) tanto che l’atmosfera blocca le lunghezze d’onda inferiori, ed allo stesso modo è quindi importante che anche i neon non le emettano, consiglio quindi di controllare sulle confezioni che l’emissione rientri tra 290 e 320 nm.

La funzione più importante dell’UVB è quella di consentire, in associazione al calore, la foto-biosintesi della vitamina D3 nella pelle dei rettili.

Ecco illustrati i passaggi principali della via di sintesi della vitamina D3:

• quando il 7-deidrocolesterolo, uno steroide presente naturalmente nell’organismo, viene esposto alle giuste radiazioni UVB si trasforma in provitamina D3, passaggio che avviene all’interno delle cellule epiteliali, grazie all’arrivo di un fotone UVB che viene assorbito dallo steroide modificandone la struttura;
• in seguito l’esposizione della provitamina D3 a lunghezze d’onda tra 290 e 315 nm la converte in previtamina D3 (picco di produzione a 297 nm);
• il passaggio successivo è l’isomerizzazione in vitamina D3 (colecalciferolo), processo che impiega alcune ore e richiede calore, quindi avviene particolarmente durante il basking;
• la vitamina D3, una volta formata, viene rilasciata al di fuori delle cellule della pelle e trasportata nel plasma grazie ad una specifica proteina di trasporto, la D3 binding protein;
• quando arriva nel fegato viene idrolizzata a calcediolo (sostanza che viene analizzata nei campioni di sangue quando si vuole vedere il livello di vitamina D).

Il calcediolo circola nel flusso sanguigno e arriva in questo modo ai vari organi. Una buona parte di questo, quando arriva ai reni, viene convertito in calcitriolo, ormone attivo che gioca un ruolo chiave nel metabolismo del calcio, regola i livelli di calcio nel sangue regolandone il riassorbimento a livello renale, l’assorbimento da parte dell’intestino e soprattutto delle ossa. Ecco perché si dice che la D3 sia fondamentale per l’assimilazione del calcio da parte delle ossa e che una carenza di UVB e conseguentemente di vitamina D3 possa portare ad una malattia osteo metabolica (MOM).

Un eventuale eccesso di vitamina D3 è tossico. Può causare, in seguito all’ipervitaminosi, una condizione di ipercalcemia nell’organismo, quindi calcificazioni localizzate a livello degli organi, dei tessuti molli e calcoli renali. L’eccesso può essere causato solo dalla somministrazione chimica della vitamina, non può esistere nei rettili che vivono in natura (che ottengono la D3 direttamente grazie all’esposizione alla luce solare) in quanto essi presentano un meccanismo di autoregolazione che non consente la sovrapproduzione di D3. Nello specifico la previtamina D3 viene convertita in sottoprodotti biologicamente inerti come il lumisterolo3 e il tachisterolo3 che si accumulano nelle cellule della pelle e se necessario possono fungere da fonte di previtamina D3.
Seguendo questo ragionamento, ci si chiede se sia veramente necessario somministrare chimicamente la vitamina D3 in cattività ad alcuni sauri, in quanto si è appena sottolineato che sono le lunghezze d’onda dell’UVB più il calore che ne consentono la naturale produzione. Si attendono dunque studi a conferma o smentita di ciò, fino a quel momento è opportuno continuare con l’integrazione secondo i dosaggi che sono risultati idonei in anni di allevamento.

I rettili inoltre percepiscono il loro fabbisogno di vitamina D3 e regolano di conseguenza la loro esposizione agli UVB, cosa di cui tenere conto, secondo me, nella costruzione di un terrario. Sostengo sia necessario consentire al rettile di poter scegliere a che distanza stare dalla fonte di UVB; stabilito che l’emissione si azzera velocemente dopo i 30 cm di distanza dalla lampada, credo che questa distanza dovrebbe essere sia la massima che la minima dal suolo. E per di più valuterei la distanza in base alla % e al wattaggio. Ad esempio un neon al 5% dopo i 30 cm non emette più UVB, ma un neon al 12% può essere posizionato tranquillamente anche a 40 cm.
Un eccesso di UVB può causare danni alla pelle dato che le reazioni avvengono nelle cellule cutanee ed anche distruzione della provitamina. L’irradiazione sufficiente per la sintesi di D3 sta nelle lunghezze d’onda tra 290 e 305nm, le radiazioni sopra i 310nm possono portare alla distruzione della provitamina D3 e le radiazioni sotto i 290 nm si avvicinano troppo all’UVC e possono causare la fotocheratocongiuntivite.

I rettili carnivori e onnivori ottengono gran parte della D3 di cui hanno bisogno dalla dieta, poiché si cibano di animali che contengono colecalciferolo nel loro organismo. Le piante invece contengono solo D2 (ergocalciferolo) che non è abbastanza attivo per il metabolismo del calcio. Gli insetti e gli invertebrati non contengono ne D3 ne D2. Perciò i rettili insettivori ed erbivori dipendono al 100% dall’ultravioletto per la sintesi della vitamina D3 (che in cattività non risulta sufficiente e quindi è necessario l’utilizzo di integratori). Molti allevatori tendono ad utilizzare una fonte di UVB solo con sauri diurni, alcuni anfibi e chelonidi, mentre con rettili onnivori, ofidi e gechi notturni non sembra essere necessario. Io personalmente, conoscendo l’importanza di questa lunghezza d’onda, consiglio di utilizzare neon UVB con tutti i rettili e tutti gli anfibi in cattività. Non possono che trarne beneficio.

In caso di carenza di vitamina D3 il processo di assimilazione del calcio non può avvenire e di conseguenza sorgono problemi collegati a tutti quei processi metabolici in cui il calcio è fondamentale (non solo MOM).

Funzioni del calcio:

• mineralizzazione ossea
• produzione del guscio delle uova
• eccitabilità neuromuscolare e contrazione muscolare
• attivazione neuronale
• secrezione ormoni e secondo messaggero per ormoni e fattori di crescita
• importante fattore nel meccanismo della coagulazione ematica
• regolazione trascrizione genetica.

Da qui si capisce perché i sintomi di una carenza di D3 non siano solo malformazioni della struttura ossea, ma anche tremori muscolari, letargia, debolezza, prolassi, fenomeni di distocia, inappetenza. La malattia osteo metabolica è quindi accompagnata ad altre problematiche legate al metabolismo del calcio.

Infine la lunghezza d’onda dell’UVC (180-280nm) è letale per le cellule degli essere viventi e danneggia gli acidi nucleici (DNA e RNA). In natura lo strato di ozono scherma questa radiazione e quindi non deve, ovviamente, essere presente nell’illuminazione artificiale, ecco che molta attenzione deve essere riposta nella precisa lunghezza d’onda che una lampada emana.

Quindi se in cattività dobbiamo riprodurre ciò che rettili e anfibi hanno in natura, in questo caso si tratta di fornire le giuste fonti di calore, luce e UVB, al fine del loro benessere.

Fonti

• Lindgren, “UV lamps for terrariums: their spectral characteristics and efficiency in promoting vitamin D3 synthesis by UVB radiation”, Herpetomania 2004.

• Cotgrave, I. Forseth , “Introduzione all’ecologia”, Zanichelli 2008.

• Kenneth, “Vertebrati. Anatomia comparata, funzione, evoluzione”, McGraw-Hill 2005.

• Exotic DVM, Volume 9, Issue 3.

• uvguide.co.uk

• Reptiles Magazine

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