Pierwszy raport o używaniu narzędzi przez pszczoły: rodzimy gatunek używa grudek łajna, by odeprzeć drapieżne szerszenie
Jerry A. Coyne
2020-12-23
W książce Ewolucja jest faktem zaczynam rozdział o doborze naturalnym (roz. 5) od opisu, jak pszczoły w Azji bronią się przeciwko atakom drapieżnych szerszeni azjatyckich (Vespa mandarina), gatunku olbrzymich i przerażających szerszeni, które obecnie najechały Amerykę Północną. (Z pewnością słyszeliście o nich jako o “szerszeniach zabójcach” lub „szerszeniach mordercach”: są tak wielkie, złe i jadowite, że zabijają kilkudziesięciu ludzi rocznie.)
Te szerszenie potrafią całkowicie zniszczyć ul, ponieważ są nieczułe na ukąszenia i mają potężne szczęki, którymi mogą pszczołom odgryzać głowy w tempie większym niż jedna na sekundę. Po napadzie na ul i zabiciu wszystkich mieszkańców w godzinę lub dwie, szerszenie pożerają pszczeli miód, a potem zabierają cały czerw, by karmić nim własne larwy, które żarłocznie pochłaniają mięso.
Najpierw ule znajdują zwiadowcy. Zaznaczają go wraz z otaczająca roślinnością feromonem, który jakoś przyciąga inne szerszenie do ula, często prowadząc do wielkiego najazdu. (Szerszenie czasami lecą za zwiadowcą do ula.)
Rodzime pszczoły jednak wyewoluowały sposób obrony. Czasami, kiedy szerszeń-zwiadowca ląduje przy ulu, mieszkanki zwabiają go do środka, gdzie oczekuje rój pszczół. Rzucają się na zwiadowcę i otaczają go zbitym kłębem pszczół a następnie wprawiają w drgania swoje odwłoki. To podnosi temperaturę wewnątrz kuli do 47°C, w której szerszeń w ciągu 20 minut jest upieczony, ale która nie szkodzi pszczołom. Tutaj jest krótkie wideo kuli pszczół, które zabijają szerszenia. Można go dostrzec w środku drgającej masy:
Jest to sprytna i wyewoluowana strategia pozbywania się zwiadowcy zanim ma szansę zawiadomić inne szerszenie. Groźne zachowanie szerszenia i “wyścig zbrojeń”, który doprowadził do takiego zachowania rodzimych pszczół, jest przykładem którego używam jako wprowadzenia do ilustracji doboru naturalnego.
Jak można przewidzieć, sprowadzone pszczoły, takie jak europejskie pszczoły miodne (Apis mellifera), nie były w Azji wystarczająco długo, by wyewoluować tę strategię, a więc jest znacznie bardziej prawdopodobne, że szerszenie zniszczą ich ule. Dobór naturalny zabiera dużo czasu.
Niektóre rodzime pszczoły wyewoluowały jednak (lub nauczyły się) innej obrony przed szerszeniami, a jest to opisane w nowym artykule w PLOS ONE. Co więcej, jest to pierwsze znane użycie narzędzi przez pszczoły. Kliknij na link pod zrzutem z ekranu, żeby przeczytać artykuł (pdf jest tutaj):
Tytuł właściwie mówi wszystko. Tutaj jest pszczoła Apis cerana, rodzimy gatunek:
I główny badany drapieżnik, Vespa soror, duży, przerażający szerszeń, który niszczy ule. Ich długość waha się od 26 do 46 mm
Badanie przeprowadzono w Wietnamie przy użyciu hodowanych pszczół w drewnianych ulach. Badacze zaobserwowali, że wiele uli miało wokół wejść drobinki łajna zwierzęcego, jak na zdjęciu A poniżej. Zaobserwowali pszczoły zbierające łajno (B; proszę zauważyć, że B jest eksperymentalnie zaznaczone) i natychmiast przenosiły je do wejścia do ula, gdzie ubijały je w małe wzgórki wokół wejścia.
Zdjęcie C pokazuje-pszczołę robotnicę (oczywiście wszystkie są samicami) z drobiną łajna w otworze gębowym. Nie jedzą go, ale zabierają do wejść uli. D pokazuje inną pszczołę, zaznaczoną pomarańczową kropką, przeklejającą łajno w wejścia.
Ataki szerszeni i ich wyniki pokazane są na zdjęciach E (atak sześciu V. soror) i F, które pokazuje, jak szerszenie powiększają wejście przez żucie drewna, przypuszczalnie, by pozwolić na łatwiejsze wejście innym szerszeniom. Te szczęki szerszenia są naprawdę silne!
Badacze wykonali wiele manipulacyjnych i obserwacyjnych eksperymentów, by znaleźć odpowiedzi na niektóre pytania o to zachowanie. Streszczę je pokrótce:
a.) Oznaczanie łajnem jest rozpowszechnione. Przez dziesięć dni obserwacji liczba uli z grudkami łajna wzrosła z około 10% do między 40% a 90%. Być może było tak dlatego, że badacze pracowali w porze deszczowej, kiedy szerszenie atakują najczęściej.
b.) Ataki szerszeni wywołują więcej obklejania uli łajnem. Obklejanie ma miejsce albo podczas ataku, który nie niszczy ula, albo po ataku, kiedy eksperymentatorzy nie dopuścili do dalszych ataków i przez co najmniej trzy dni po ataku. Kontynuowanie obklejania po ataku jest używane jako jedna wskazówka, jak ono działa (patrz poniżej).
c.) Ataki mniej groźnych szerszeni wywoływały mniej obklejań łajnem. Szerszenie gatunku V. velutina nie atakują uli en masse jak V. soror, ale po prostu dopadają poszczególne pszczoły w locie. Chociaż zetknięcia się między pszczołami a tymi dwoma gatunkami były równie częste, pszczoły składały przy ulu znacznie mniej grudek łajna po zetknięciu się z V. velutina niż z V. soror. Ma to oczywiście sens, jeśli grudki łajna są składane, by zredukować śmiercionośność ataków szerszeni.
d.) Ekstrakt feromonów szerszenia skłania pszczoły do przyklejania większej liczby grudek łajna. Badacze przyczepili kawałki papieru nasyconego albo eterem (jako kontrolę, ale eter wyparowuje) lub ekstraktem “gruczołów van der Vechta” szerszeni, które, jak się przypuszcza, wydzielają feromony, które zostawia szerszeń-zwiadowca. (Powinni byli użyć organicznego związku chemicznego nie pochodzącego od szerszenia, który nie wyparowuje.) Ten wykres pokazuje znaczący wzrost grudek łajna wywołanych użyciem ekstraktu z gruczołów w stosunku do kontrolnego eteru; eksperyment trwał tylko sześć godzin.
To sugeruje, że samo zaznaczanie ula przez szerszenie jest głównym napędem dla pszczół do oblepiania ula łanem. Nie potrzeba szerszeni, żeby wywołać to zachowanie pszczół, wystarcza feromon.
e.) Oblepianie łajnem trzyma szerszenia V. soror z dala od wejść do ula. Badacze podzielili ule na trzy kategorie pod względem poziomu oblepienia łajnem: lekkie, umiarkowane i ciężkie, co pokazują trzy kolory kolumn na wykresie poniżej. Kiedy mierzyli zachowania szerszeni na kilka sposobów (długość wizyty – która obejmuje sytuacje, kiedy szerszeń nie ląduje na ulu), czas przez jaki szerszenie siedziały na ulu po wylądowaniu, czas pobytu przy wejściu i czas, podczas którego żuły wejście. Przy każdym pomiarze agresywne zachowania szerszeni malały wraz ze wzrostem oblepienia. Gwiazdki poniżej pokazują znaczące różnice między grupami, niemal z pewnością spowodowane stopniem oblepienia ula. To pokazuje, że grudki łajna mają coś wspólnego z redukcją ataków szerszeni.
Pozostaje, jak piszą autorzy wiele pytań. Zajmę się tutaj tylko trzema:
1.) Jak właściwie łajno zmniejsza wizyty szerszeni? Mogą być dwa sposoby. Po pierwsze, łajno może działać na szerszenie jak odstraszacz, być może z powodu zapachu. Sądzę, że badacze mogli to przetestować bezpośrednio w laboratorium, ale tego nie zrobili. Drugim sposobem może być to, że zapach łajna maskuje zapach feromonu zwiadowcy lub w jakiś sposób przeważa go, redukując przyciąganie szerszeni. W zasadzie to można przetestować przez spojrzenie na częstotliwość wizyt szerszeni w ulach, gdzie zwiadowca nie zostawił feromonu. To jednak byłoby trudno zrobić, bo wymaga to nieustannego monitorowania uli.
Zdaniem autorów samo łajno jest odpychające, bo pszczoły nadal dodają jego grudki wokół wejścia do ula przez kilka dni po ataku. (Założeniem jest, że zapach feromonu zniknąłby do tego czasu.) Ale łajno może oczywiście służyć obu celom.
2.) Jak to zachowanie wyewoluowało? Zakładam, że jest to zachowanie raczej wyewoluowane niż wyuczone. Były doniesienia o tych i innych gatunkach pszczół, które rozsmarowują sok roślin wokół wejść do uli, być może używając tych roślin albo jako odstraszacza szerszeni, albo do maskowania feromonu. Jak piszą autorzy:
Oblepianie łajnem jest behawioralnie analogiczne do “smarowania roślinami” przez A. cerana japonica w Japonii, które zdarza się w odpowiedzi na atak V. mandarinia. W niedawno opisanym zachowaniu robotnice przenoszą przeżuty materiał roślinny, a potem smarują jego sokami wokół wejść do uli, pozostawiając ciemne plamy. Chociaż nie badaliśmy, jak zorganizowane jest zbieranie łajna, zaobserwowaliśmy kilka robotnic wykonujących “przynaglające” tańce przed wejściami do uli, które to zachowanie rekrutuje mieszkanki ula do smarowania soku roślinnego w Japonii. Jest fascynujące, że zaobserwowano A. cerana zbierające roślinny materiał w północnej części swojego zasięgu, a łajno w południowej części swojego zasięgu, by bronić ul przed atakami różnych, ale równie zabójczych drapieżników Vespa.
Jest możliwe, że zachowaniem przodków było smarowanie soku roślinnego wokół wejść do uli, szczególnie jeśli pomyślisz, że zwierzęce odchody nie występowały często w czasach zanim ludzie zaczęli trzymać pszczoły w ulach i nie żyły one w pobliżu udomowionych zwierząt. Stąd byłby tylko prosty krok do zbierania łajna zamiast roślin, co jest łatwiejsze, bo nie trzeba go przeżuwać. Nie jest jasne, czy te zachowania są genetyczne, czy nauczone, ale podejrzewam, że jest w tym przynajmniej częściowy składnik genetyczny. To samo można w zasadzie przetestować przez sprawdzenie, czy zachowanie pojawia się u wyhodowanych “naiwnie” pszczół, które nie mają szansy nauczenia się tego od innych pszczół. Nie wiem, czy to jest możliwe.
3.) Czy to jest rzeczywiście używanie narzędzi przez pszczoły? Autorzy definiują “używanie narzędzi” według czterech kryteriów Benjamina Becka, opublikowanych w jego książce z 1980 roku: zwierzę używa narzędzi, jeśli używa obiektu ze środowiska (kawałki łajna); zmienia ten obiekt w sposób, który czyni go skutecznym w użyciu (pszczoły formują łajno i przyklejają je u wejścia do ula); jeśli użytkownik trzyma i manipuluje narzędziem przed użyciem (zbieranie i zanoszenie łajna do ula i umieszczanie jego grudek u wejścia); i jeśli użytkownik „efektywnie nakierowuje narzędzie” (pszczoły umieszczają łajno niemal wyłącznie wokół wejść do uli, a tamtędy wchodzą drapieżne szerszenie). Ponieważ pszczoły robią to wszystko, autorzy wyciągają wniosek, że jest to przypadek używania narzędzi – pierwszy znany przypadek używania narzędzi u pszczół (wiele innych gatunków owadów używa narzędzi).
Nie tyle interesuje mnie, czy to zachowanie mieści się w kategorii używania narzędzi, bo kryteria tego różnią się zależnie od badacza, ile to, jak to “narzędzie” działa i jak takie zachowanie wyewoluowało.
Emerytowany profesor na wydziale ekologii i ewolucji University of Chicago, jego książka "Why Evolution is True" (Polskie wydanie: "Ewolucja jest faktem", Prószyński i Ska, 2009r.) została przełożona na kilkanaście języków, a przez Richarda Dawkinsa jest oceniana jako najlepsza książka o ewolucji. Jerry Coyne jest jednym z najlepszych na świecie specjalistów od specjacji, rozdzielania się gatunków. Jest również jednym ze znanych "nowych ateistów" i autorem książki "Faith vs Fakt". (Jest już polskie wydanie - "Wiara vs Fakty", wydawnictwo "Stapis".) Jerry Coyne jest wielkim miłośnikiem kotów i osobistym przyjacielem redaktor naczelnej.
![[Pszczoły (Apis cerana) używają zwierzęcych odchodów jako narzędzia do obrony kolonii przeciwko olbrzymim szerszeniom (Vespa soror)]<br />https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0242668](http://www.listyznaszegosadu.pl/upload/article/bild/1762/868453/Screen-Shot-2020-12-13-at-6.02.58-AM-1200x261_s.png)
