Śmiało podążaj tam, gdzie nie dotarł jeszcze żaden owad

Zaobserwowano trzmiele latające między Estonią a Finlandią (80 km), Anglią a Jersey (28,4 km) oraz Skye i Hebrydami Zewnętrznymi (24 km). Tak więc skok z Anglii do Holandii jest godny uwagi, ale nie jest nieprawdopodobny. W rzeczywistości sezonowe przybywanie królowych trzmieli wzdłuż holenderskiego wybrzeża nie jest niczym niezwykłym.

Wielki skok dla ludzkości, mały krok dla trzmieli © Visible Earth, NASA:

Niewiele wiemy o rozprzestrzenianiu się owadów, więc okazjonalna przypadkowa obserwacja ich długich podróży wprawia nas w zdumienie. Pewnej bezksiężycowej nocy 2014 roku brazylijski statek do badań hydrograficznych pływający po południowym Atlantyku zatrzymał się nad podwodną górą Montague, aby pobrać próbki. Włączono światła na kadłubie i pokładzie, aby pomóc załodze w jej zadaniu: znajdowali się 389 km od wybrzeża i 764 km od wyspy Trindade, a w pobliżu nie było żadnych innych statków. Wkrótce po włączeniu świateł owady ze wszystkich stron leciały w kierunku statku. Większość z nich zderzyła się z kadłubem i wpadła do morza, ale badacze na pokładzie schwytali 13 pluskwiaków (Hemiptera), trzy ćmy i jedną ważkę (Alves et al., 2019). Można tylko zgadywać, w jaki sposób te owady dotarły nocą tak daleko w morze i w jakim celu.

Góra podwodna Montague, miejsce kotwiczenia statku Cruzeiro do Sul (20°21′57,60″S, 36°38′46,80″W). ES: stan Espírito Santo ; RJ: Stan Rio de Janeiro © Alves i in ., 2019 .:

Co ciekawe, często zauważano trzmiele przelatujące nad zbiornikami wodnymi, ponieważ podążały za promami, statkami lub żaglowcami. Nikt nie wie, dlaczego to robią: mogą używać statków lub kilwateru jako pomocy nawigacyjnych. W każdym razie obserwacje te mówią nam, że trzmiele podróżują na duże odległości, co sugeruje, że migrują.

Ściśle mówiąc, „migracja zwierząt” odnosi się do osobników podróżujących na duże odległości tam i z powrotem, tak jak robi to wiele ptaków i ssaków. Nigdy nie zostało to udokumentowane w przypadku owadów, ponieważ żaden pojedynczy osobnik nie kończy całego cyklu. Zamiast tego owady łączą się w pary i rozmnażają po drodze lub na końcu podróży w jedną stronę; tylko ich potomstwo podróżuje z powrotem. Ale nawet jeśli odbywa się to etapami i przez różne pokolenia, wiele owadów migruje, czasem na imponujące odległości. Motyl danaid wędrowny (monarcha) (Danaus plexippus) może latać nad wodą bez przerwy przez około 16 godzin ze średnią prędkością 37,5 km/godz., a jego trasa migracji rozciąga się na prawie 5000 km.

Mapa migracji motyli danaidów wędrownych © US National Park Service, Wikimedia Commons:

Jeśli trzmiele migrują, konsekwencje są poważne. Możliwość rozproszenia się na duże odległości pomogłaby rozwiązać problem lokalnych niedoborów pożywienia lub miejsc lęgowych, lub niekorzystnych zmian, takich jak degradacja siedlisk. Pomogłoby to również trzmielom w ucieczce przed pasożytami lub innymi wrogami. Ale wyruszanie w drogę może nie mieć nic wspólnego z trudnym sąsiedztwem: może to być mechanizm zwiększający różnorodność genetyczną populacji. Jeśli nowa królowa pozostanie w pobliżu gniazda, ma duże szanse na skojarzenie z blisko spokrewnionym samcem.

Niezależnie od tego, co powoduje migrację, jest ona potężną taktyką przetrwania. Może to wyjaśniać, dlaczego niektóre gatunki trzmieli utrzymują się na nieprzyjaznych, intensywnie uprawianych obszarach. Te trzmiele mogą w rzeczywistości nie przetrwać długo, ale ich liczba może być okresowo uzupełniana przez nowych migrantów.

Właśnie zaczęliśmy rozumieć podróżnicze plany naszych futrzastych zapylaczy.

Niektóre trzmiele mogą podróżować od czasu do czasu, ale muchówka bzyg prążkowany (Epsyrphus balteatus) jest niepokonanym częstym podróżnikiem.

Jeśli spacerowałeś po ogrodzie lub lokalnym parku w Europie, na pewno widziałeś wiele muchówek w pomarańczowe i czarne paski, unoszących się nad kwiatami jak małe helikoptery. Są to muchy bzygi prążkowane (rodzina Syrphidae, inaczej bzygowiec marmoladowy), które są szeroko rozpowszechnione w całej Europie, Azji Północnej i Afryce Północnej.

Samica bzyga prążkowanego © Charles J. Sharp, Wikimedia Commons:

Dorosłe osobniki żywią się pyłkiem, nektarem i spadzią z szeregu roślin, a larwy żywią się mszycami – entomolodzy twierdzą, że są to mszycojady. Samice znajdują kolonie mszyc kierując się zapachem i składają w nich jaja. Larwy wykluwają się natychmiast, a każda z nich zjada do 300 mszyc dziennie aż do przepoczwarzenia. Można więc powiedzieć, że te latające kęsy marmolady są ważnymi sprzymierzeńcami ogrodników i rolników.

Niektórzy ludzie będą zaskoczeni, gdy dowiedzą się, że te delikatne owady wyruszają na migracje, które mogą rozciągać się na tysiące kilometrów. Każdej jesieni bzygi prążkowane i inne wędrowne bzygowce opuszczają Wielką Brytanię, aby spędzić zimę w południowej Europie i w rejonie basenu Morza Śródziemnego. Ich potomstwo przemieszcza się wiosną na północ, składa jaja, a nowe pokolenie ponownie rozpoczyna cykl. Aby przetrwać te niebezpieczne podróże, latające muchówki wznoszą się na duże wysokości, gdzie silny tylny wiatr przenosi je do zamierzonego celu.

Są lata, kiedy podróżują w dużych ilościach. A „duże” to mało powiedziane. Wykorzystując wyspecjalizowany radar przeznaczony do monitorowania owadów (radary pionowe lub VLR), Wotton i in. (2019) badacze oszacowali, że nawet cztery miliardy bzyg prążkowanych wraz z  bzygiem nadobnym (Eupeodes corollae) co roku przekraczają kanał La Manche do i z Wielkiej Brytanii. Odpowiada to 80 tonom biomasy. Jeśli jesteś pod wrażeniem tych liczb, powinieneś wiedzieć, że bzygowce stanowią tylko ułamek równoleżnikowych migracji owadów, znanych jako „przepływy biologiczne” - około 3,5 biliona owadów lub 3200 ton biomasy - migruje do południowej Wielkiej Brytanii rocznie. Bioprzepływy owadów wprowadzają do brytyjskich ekosystemów ogromne ilości składników odżywczych (zwłaszcza azotu i fosforu), energii, ofiar, drapieżników, pasożytów, roślinożerców i zapylaczy. Ale mamy tylko mgliste pojęcie o ich wpływie na sieci pokarmowe i lokalne gatunki (bioprzepływy są również zagrożeniem dla lotnictwa: migrujące owady doprowadzały do katastrof lotniczych).

Bzyg prążkowany nie wyróżnia się jako szczególnie wydajny zapylacz. Jest mały i niezbyt owłosiony, co jest negatywną cechą dla członka klubu zapylaczy, ponieważ transport pyłku zależy od obfitego owłosienia. Mimo to każdy bzyg prążkowany i bzyg nadobny niosą średnio 10 ziaren pyłku z maksymalnie trzech gatunków roślin podczas swojej podróży do Wielkiej Brytanii. Nie są to imponujące liczby w porównaniu z trzmielami, które wracają do swoich gniazd obładowane pyłkiem. Ale biorąc pod uwagę ogromną liczbę bzygowców i szeroką gamę kwiatów, które odwiedzają, ziarnka pyłku osadzone tu i ówdzie na kwiatach muszą szybko się sumować. Wiadomo, że bzyg prążkowany poprawia plony truskawek, ale po prostu nie zwracaliśmy zbytniej uwagi na tych bezpretensjonalnych pielgrzymów.

Nie leć ze mną, nie lećmy, nie odlatujmy

Owady po raz pierwszy pojawiły się na tej planecie między 450 a 500 milionów lat temu. Ale naprawdę wystartowały ewolucyjnie – i dosłownie – jakieś 80 milionów lat później, kiedy uzyskały zdolność latania. Odtąd owady mogły badać trójwymiarowy świat, by zająć każdy zakamarek siedliska, uciekać przed drapieżnikami, rozprzestrzeniać się szeroko i skuteczniej szukać pożywienia. Owady wkrótce stały się dominującymi stworzeniami na Ziemi.

Skamieniała Meganeura monyi, jeden z największych zarejestrowanych owadów latających (rozpiętość skrzydeł 65-70 cm) © Didier Descouens , Muséum de Toulouse. Creative Commons Wikipedii:

Zdolność latania dawała owadom tak wiele korzyści i możliwości, że rezygnacja z lotu może wydawać się nie do pomyślenia. A jednak wiele gatunków właśnie to zrobiło. Brachyptery (redukcja skrzydeł) lub aptery (utrata skrzydeł) są szeroko rozpowszechnione wśród owadów. Łatwo zrozumieć bezużyteczność, a nawet przeszkodę, jaką stanowią skrzydła dla pluskiew, pcheł, wszy i innych osiadłych stworzeń. Ale brak skrzydeł wydaje się dziwny w przypadku owadów, które często latają, takich jak osy, chrząszcze i motyle.

W przypadku tych owadów redukcja lub utrata skrzydeł prawie zawsze zdarza się samicom: samce zwykle zachowują w pełni sprawne skrzydła. Przykładem jest duża żronka europejska (Mutilla europaea); samiec jest skrzydlaty i zdolny do latania, podczas gdy samica jest bezskrzydła, co sprawia, że wygląda jak mrówka. Ale w rzeczywistości to stworzenie jest osą, która pasożytuje na kilku gatunkach trzmieli.

Samica żronki europejskiej © Tiia Monto, Wikimedia Commons:

Przyczyny utraty zdolności lotu u owadów od dawna wprawiają naukowców w zakłopotanie, a Karol Darwin był jednym z pierwszych, którzy wymyślili teorię wyjaśniającą ten problem. Zaintrygowany niezwykłą liczbą bezskrzydłych chrząszczy na Maderze Darwin zasugerował, że nielotność jest strategią przetrwania. Aby uniknąć zdmuchnięcia nad ocean przez silne wiatry, które wieją przez cały rok na wyspie, lokalna fauna owadów przystosowała się, tracąc skrzydła i twardo stąpając po ziemi.

Teorię Darwina przetestowali niedawno Leihy i Chown (2020) na podstawie danych zebranych z 28 wysp Oceanu Południowego, zbioru odizolowanych, smaganych wiatrem plamek lądu w południowych regionach Oceanu Atlantyckiego, Pacyfiku i Oceanu Indyjskiego. Około połowa rodzimych gatunków na wyspach nie jest w stanie latać, co stanowi prawie dziesięciokrotność globalnej częstości występowania nielotności wśród owadów.

Liczba gatunków owadów nielotnych (pomarańczowe) i latających (niebieskie) na wyspach Oceanu Południowego © Leihy & Chown, 2020:

Analizując zmienne, takie jak prędkość wiatru, temperatura, ciśnienie powietrza, fragmentacja siedlisk oraz obecność drapieżników lub konkurentów, naukowcy potwierdzili hipotezę Darwina: prędkość wiatru była głównym środowiskowym czynnikiem powodującym nielotność owadów. Ale Darwin nie do końca dobrze to ujął: ryzyko zdmuchnięcia nie jest głównym czynnikiem napędzającym ewolucję – w końcu nawet mała wyspa to dla owada ogromna masa lądu. Zamiast tego, przyczyną wydaje się być ogromny koszt energetyczny latania.

Rzeczywiście, owady o zredukowanych skrzydłach lub bezskrzydłe są bardziej powszechne na obszarach, gdzie do lotu wymagana jest znaczna ilość energii, takich jak regiony arktyczne, góry i pustynie; lub w stabilnych siedliskach, w których rozprzestrzenianie się nie jest niezbędne do przetrwania, takich jak jaskinie, gniazda termitów i mrówek oraz na kręgowcach-żywicielach. Mięśnie służące do latania stanowią 10-20% masy ciała owada, a ciągłe loty pochłaniają dużo zasobów. Jeśli latanie nie przynosi znaczących korzyści, energię można spożytkować na inną funkcję – na przykład składanie większej liczby jaj.

Produkcja jaj wyjaśnia, dlaczego brak skrzydeł występuje znacznie częściej u samic. Wolna od kosztów latania samica może wyprodukować dużo jaj, które są znacznie droższe energetycznie niż plemniki. Istotnie, odwłok wielu nielotnych samic jest znacznie powiększony, aby pomieścić jak najwięcej jaj. Lot pozostaje u samców prawdopodobnie dlatego, że jest ważny dla znalezienia samic.

W Wielkiej Brytanii ćma włochacz pasiak (Lycia zonaria), ćma piędzik przedzimek (Operphthera brumata) i ćma znamionówka starka (Orgyia antiqua) to trzy z lepiej znanych gatunków z bezskrzydłymi samicami. Włochacz pasiak jest gatunkiem rzadkim, ograniczonym do obszarów przybrzeżnych, ale pozostałe dwa występują licznie i są szeroko rozpowszechnione; ćma piędzik przedzimek jest gatunkiem inwazyjnym w Ameryce Północnej

Samiec i samica włochacza pasiaka © Harald Süpfle, Wikimedia Commons.

Skrzydła były cechą morfologiczną, która zapewniła owadom sukces na Ziemi, ale wiele gatunków zawróciło na swojej ewolucyjnej drodze. Dla nich nielotność była najlepszą strategią życiową. Ten pozorny powrót do przeszłości jest kolejnym dowodem na to, że ewolucja nie jest teleologiczna, to znaczy nie ma celów ani „celów doskonalenia”. Po prostu zapewnia gatunkowi najlepsze sposoby na przystosowanie się i przetrwanie.

To boldly go where no insects has gone before

Why Evolution Is True, 20 grudnia 2022

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska

* Athayde Tonhasca Júnior jest brytyjskim entomologiem.