Środowisko

Jak chrząszcze oszukują pszczoły, by te karmiły je pokarmem bogatym w składniki odżywcze

Jak-chrząszcze-oszukują-pszczoły,-by-te-karmiły-je-pokarmem-bogatym-w-składniki-odżywcze

Pszczoły miodne są pożyteczne nie tylko dla ludzi, ale także dla innych „wolnych strzelców”, których przyciągają ich zgromadzone zasoby. Mały chrząszcz ulowy (Aethina tumida) jest jednym z gatunków, których rozmnażanie i przetrwanie zależy od kolonii pszczół miodnych. Dorosły chrząszcz składa jaja na pszczelich ramkach, pełnych miodu i pyłku. Larwy chrząszcza następnie zjadają te bogate źródła pokarmu.

Konsekwencje dla rodziny pszczelej mogą być śmiertelne. Aktywność larw chrząszczy powoduje, że zapasy miodu i pyłku zaczynają fermentować, a larwy chrząszczy żerują na larwach i poczwarkach pszczół.

Ponieważ mały chrząszcz ulowy pochodzi z Afryki subsaharyjskiej, ewoluował razem z pszczołami i potrafią one sobie z nim radzić. Rzadko niszczy on całkowicie kolonie pszczół i jest uważany za niewielkiego szkodnika w tym regionie.

Jednak w latach 90. chrząszcz został przypadkowo wprowadzony do USA, gdzie napotkał pszczoły miodne pochodzące z populacji europejskich. Nie dzieliły one z nim historii ewolucyjnej, więc chrząszcz był w stanie w pełni to wykorzystać. Spowodował śmierć tysięcy rodzin pszczelich i zniszczył przemysł pszczelarski. Rozprzestrzenił się również w innych częściach świata i stał się zagrożeniem dla rolnictwa i różnorodności biologicznej.
Dlatego też w ciągu ostatnich około 20 lat nasiliły się badania nad biologią chrząszcza i interakcjami pomiędzy pszczołami i chrząszczami.


Te interakcje między pszczołami i chrząszczami stanowią jeden z obszarów, nad którymi pracujemy jako Grupa Badawcza Owadów Społecznych na Uniwersytecie w Pretorii w RPA. Przez lata zdobyliśmy nowe informacje na temat współistnienia pszczół i chrząszczy.

Zbadaliśmy, czym pszczoły karmią chrząszcze i okazało się, że jest to pokarm bogaty w białko, normalnie zarezerwowany dla królowej pszczół. To wyjaśnia, w jaki sposób chrząszcze mogą przetrwać, gdy są „trzymane w niewoli” przez pszczoły i są w stanie rozmnażać się, gdy tylko nadarzy się okazja.
Nasza najnowsza praca uzupełnia wiedzę na temat interakcji pomiędzy pszczołami i szkodnikami oraz ogólnie na temat systemów komunikacji.

Pszczoła strażniczka i chrząszcz

Dość wcześnie zauważyliśmy coś innego w sposobie interakcji afrykańskich pszczół miodnych z małymi chrząszczami z ula, w porównaniu do ich europejskich krewnych. Afrykańskie pszczoły są bardziej konsekwentne i wytrwałe w trzymaniu chrząszczy w ryzach. Przeganiają chrząszcze z głównego plastra do miejsc, które ograniczają ich ruch, takich jak pęknięcia i szczeliny. Robotnice zaczynają wtedy budować wokół tych szczelin „mur więzienny” z żywicy roślinnej i wosku. Inne robotnice stoją na straży i utrzymują chrząszcze w zamknięciu.

W niewoli chrząszcze próbują dotrzeć do plastra, w którym znajduje się miód i pyłek, ale pilnujące ich pszczoły nieustannie je przeganiają i próbują złapać i ugryźć chrząszcze swoimi żuchwami.

Podczas tych interakcji czułki i części gębowe chrząszczy są na tyle blisko, że dotykają żuchwy pszczół. Kontaktują się głównie z żuchwami pszczół, ale także z ich czułkami i innymi częściami głowy. Chrząszcze używają również przednich kończyn, aby dotknąć żuchwy pszczół. Jest to bardzo podobne do tego, co robią ze sobą pszczoły przy wymianie pokarmu – tzw. trofalaksja.
Wymiana pokarmu odgrywa ważną rolę w procesach komunikacji i wymiany informacji w kolonii. Być może była ona istotna w ewolucji społeczności. Chrząszcz wykorzystuje ten podstawowy system komunikacji.

Dlatego założyliśmy, że coś zostało przeniesione z pszczoły na chrząszcza, ale nie byliśmy pewni co. Nie wszystkie interakcje skutkowały tym, że pszczoła strażnik karmiła żuka, ale wydawało się, że żuki stawały się sprytniejsze wraz z upływem czasu. Nie wiedzieliśmy, czy był to przypadkowy odruch, czy też żuki „oszukiwały” pszczoły. Mimikra jest szeroko rozpowszechniona wśród owadów, a nawet podstęp może być dość powszechny. Na przykład śmiercionośna ćma jastrzębia pachnie jak pszczoła, co pozwala jej zakradać się do kolonii i żywić się nektarem i pyłkiem.

W prostym eksperymencie laboratoryjnym połączyliśmy pszczoły i chrząszcze w szalkach Petriego na dwugodzinną interakcję. Wyniki pokazały, że chrząszcze podstępnie nakłaniały pszczoły do karmienia ich pokarmem najlepszej jakości.

Eksperyment

Przed eksperymentem pszczoły otrzymały stałą ilość aminokwasu o nazwie 14C-fenyloalanina. Atomy węgla w tym aminokwasie są radioaktywne, a kiedy są wbudowane w białka, możliwe jest śledzenie przenoszenia białek. Znalezienie radioaktywnie oznakowanych białek w żukach po ich dwugodzinnym kontakcie pokazałoby, że białka rzeczywiście zostały przeniesione z pszczoły do żuka. Ostatecznie wykazałoby to, że pszczoły zostały oszukane przez chrząszcze naśladujące zachowania związane z wymianą pokarmu między pszczołami.

To właśnie się działo. Pszczoły posiadają gruczoły, które produkują bogatą w białko wydzielinę. Jest ona jednym z głównych składników mleczka pszczelego, którym normalnie karmione są królowe i młode larwy pszczół.

Chrząszcze, będąc „uwięzione”, otrzymywały wysokiej jakości pokarm. Zauważyliśmy również, że samice chrząszczy były bardziej skuteczne niż samce w nakłanianiu pszczół do przekazywania tych bogatych w białko wydzielin. Samice mają wyższe wymagania żywieniowe i potrzebę do zdobywania pokarmu, ponieważ produkują jaja. Tak więc chrząszcze, zamknięte bez dostępu do pokarmu, nauczyły się oszukiwać pszczoły, aby dostarczały im najlepsze pożywienie.

Małe chrząszcze ulowe są jedynymi gatunkami znanymi z naśladowania trofalaksji pszczół miodnych i skutecznego nakłaniania pszczół robotnic do dzielenia się węglowodanami i białkiem, które są niezbędne dla przetrwania i rozmnażania się kolonii pszczół.

źródło: Christian W. W. Pirk, profesor zoologii i entomologii, Uniwersytet w Pretorii (The Conversation Africa)