I tucani sono immediatamente riconoscibili dai loro grandi becchi, che nel tucano toco (Ramphastos toco) rappresentano circa un terzo della lunghezza totale del corpo. Il becco del tucano è stato interpretato in alcuni studi come adattamento per maneggiare la frutta e come ornamento sessuale. Si è però approfondita una spiegazione alternativa in cui il becco potrebbe avere anche la funzione di termoregolatore. Le tecniche di termografia a infrarossi, che consentono osservazioni dettagliate con il minimo disturbo per gli uccelli, mostrano che gli uccelli alterano il flusso sanguigno verso il becco in base alle condizioni ambientali, utilizzandolo efficacemente come radiatore per "scaricare il calore".
Il tucano toco (Ramphastos toco), il membro di dimensioni maggiori della famiglia dei tucani, possiede il rapporto becco/dimensioni del corpo più grande di tutti gli uccelli. Il becco "grossolanamente mostruoso" è quindi una superficie significativa da poter usare per lo scambio di calore. La notevole capacità del tucano di regolare la distribuzione del calore modificando il flusso sanguigno, è prova di una delle più grandi finestre termiche del regno animale, che si confronta con le orecchie degli elefanti per la capacità di irradiare calore.
Perché è importante termoregolare? Perché se la temperatura è troppo calda o viceversa può alterare le funzioni vitali, procurare alterazioni cellulari, danneggiando conseguentemente gli organi vitali. Gli uccelli non sudano, quindi devono affidarsi ad altri meccanismi per far fronte a temperature elevate. I ricercatori hanno scoperto che il tucano riesce a cambiare la sua temperatura di 10 gradi Celsius (18 gradi Fahrenheit) in pochi minuti. Utilizzando la termografia a infrarossi, un tipo di video di rilevamento della temperatura originariamente sviluppato dalle forze armate statunitensi, gli scienziati hanno tracciato il modello di distribuzione del calore attraverso il corpo del tucano al variare delle temperature esterne. Qual è il meccanismo e quali sono le condizioni che determinano questo fenomeno vitale? Quando la temperatura corporea è elevata, l'uccello rilascia calore inviando sangue al suo becco altamente vascolarizzato ma non isolato. Con tempo più fresco, il tucano restringe i vasi sanguigni nel becco per conservare il calore e stare al caldo.
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Il becco funge da "finestra" termica che può aprirsi e chiudersi per regolare la temperatura corporea del tucano: a seconda della temperatura dell'aria, della velocità del vento e del flusso sanguigno, il becco può rappresentare dal 5% a quasi il 100% della perdita totale di calore corporeo.
Come la maggior parte dei mammiferi, compresi gli umani, il tucano abbassa la temperatura corporea per risparmiare energia durante il sonno. Nel video time-lapse qui sotto, un tucano riscalda il becco mentre si addormenta, quindi lo raffredda dopo aver raggiunto la temperatura ottimale per dormire. Una volta addormentato, l'uccello infila anche il becco sotto le piume, presumibilmente per evitare perdite di calore indesiderate. (Il video di 48 secondi comprime due ore).
Sono a conoscenza di un esempio simile a questo negli Hornbills (o bucerotidi) che voi conoscerete per il famoso Zazu, uccello-guida di Simba del Re Leone. In particolare nel bucerotto beccogiallo meridionale che vive nel deserto (Tockus leucomelas). Questi buceri dissipano il calore attraverso il becco a temperature dell'aria comprese tra 30,7°C e 41,4°C. Nonostante i tucani abbiano un maggiore potenziale di perdita di calore a temperature dell'aria più basse, la dissipazione del calore si può ipotizzare essere un meccanismo particolarmente importante per gli animali che abitano regioni umide, come i tucani, e meno critico ma presente, per gli animali che risiedono in condizioni più aride, come i bucerotti beccogiallo.
Questo è uno studio affascinante che mostra come i becchi degli uccelli, oltre alle loro già molteplici funzioni importanti, possano svolgere ruoli piuttosto inaspettati, come aiutare a controllare lo scambio di calore.
