Sekrety trzmielego snu: ciało tłuszczowe, hemolimfa i sztuka przetrwania

Myślę, że każdy z Czytelników już doświadczył w tym marcowym miesiącu chwili, gdy wystawił twarz ku słońcu i rozkoszował się promieniami ciepła, które napełniały nadzieją i radością. Nie tylko my czerpiemy z tych pierwszych budzących do życia promieni. Gdy temperatura powietrza podnosi się, a w dzień systematycznie jest już dodatnia, wtedy nastaje wyjątkowy czas, kiedy przyroda wita – królowe trzmieli. Pojawiają się jakby spod ziemi, niskim buczeniem napełniają dźwiękami dotąd uśpioną przyrodę. To jeden z sygnałów, że wiosna ruszyła i już nic jej nie powstrzyma.

6 – 9 miesięcy życia w ukryciu i samotności

Jednak nim zaczniemy śledzić ich niski lot nad ogrzewającą się pierwszymi promieniami wiosny ziemią, warto zastanowić się, gdzie przebywały i co robiły dotąd, co ukryło się przed naszym wzrokiem. W minionym sezonie nazywaliśmy je młodymi matkami lub młodymi królowymi. Gdy opuszczały gniazdo, w którym się rozwijały, zdecydowanie różniły się wyglądem od swoich sióstr robotnic, były większe, a ich włoski aksamitne jak spod igły.

Od momentu wylotu z gniazda zdane są już wyłącznie na siebie i ruszają w świat pełen zagrożeń. Być może jeszcze przysiądą na pojedynczych kwiatach, aby zaczerpnąć parę łyków nektaru. Jednak tłuszcz, który zgromadziły w swoich ciałach nie zawdzięczają tym króciutkim wizytom na kwitnących roślinach, ale pracy i wysiłkowi robotnic, które znosiły do kolonii pokarm, wytrwale oblatując tysiące kwiatów. Królowa gromadzi na miesiące uśpienia nie tylko tłuszcz, ale również białka i cukry, magazynem, w którym to przechowuje jest ciało tłuszczowe. Jest to kluczowy narząd w kontekście długiego niedoboru pokarmu w trakcie diapauzy.

Trzmiele i seks

Młode matki w trakcie swojego pierwszego lotu poza gniazdem zwykle dość szybko zostają dostrzeżone przez samce. Aby znaleźć gotową do kopulacji młodą królową samce patrolują kwiaty. Miałam okazję, kiedyś podpatrywać tę sytuację u pary trzmielców leśnych Bombus sylvestris. Kopulacja trwała kilkanaście minut, może trwałaby dłużej, bo jest to w interesie samca, który w ten sposób nie dopuszcza innych partnerów. Jednak w trakcie czułego spotkania, podczas, którego samiec muskał czułkami samicę, niestety oboje spadli z kwiatu świerzbnicy, na którym przebywali. Samicy zdecydowanie nie odpowiadała zmiana lokalizacji i zrzuciła samca z pleców. W zależności od gatunku kopulacja może trwać nawet do kilkudziesięciu minut.

Badania z 2005 roku wskazują, że sperma samców wpływa na kondycję samicy, jej przeżywalność czasu zimowania oraz sukces reprodukcyjny. Badania przeprowadzono na gatunku – trzmiel ziemny Bombus terrestris. Samice zostały zapłodnione sztucznie spermą jednego samca lub wielu samców. Królowe zapłodnione wielokrotnie wykazywały zawsze gorsze wyniki w porównaniu do królowych zapłodnionych spermą jednego samca.

Po kopulacji królowa ma zdolność długotrwałego przechowywania plemników – ma do tego specjalny narząd zwany spermateką. Dzięki odpowiedniemu pH, obecności środków odżywczych oraz czynników ochronnych plemniki długo zachowują żywotność, u niektórych gatunków nawet do kilku lat. Potem gdy w kolejnym sezonie przyjdzie czas składania jaj, królowa będzie decydować, czy złożyć jaja zapłodnione – urodzą się z nich samice, czy niezapłodnione – te dadzą początek życiu samców.

Dni stają się krótsze…

…zbliża się jesień, w tym czasie gniazda trzmieli powoli zamierają. Giną samce, samice-robotnice i stare królowe. Teraz los trzmieli będzie zależał od młodych królowych (niektórych gatunków młode matki szukają miejsc na zimowlę już w lecie). Królowa po kopulacji szuka przestrzeni na zimowlę (hibernakulum), czyli miejsca, w którym spędzi niekorzystne zimowe warunki. Jej życie jest zbyt cenne, aby narażać się na jego utratę, dlatego po zapłodnieniu szybko będzie starała się znaleźć bezpieczne schronienie. W zimowych miesiącach może takie miejsce stanowić ściółka lub ziemia (musi być dość luźna, bo królowe nie są przystosowane do kopania), w których się zagrzebie. Schronić może też się w spróchniałym drewnie. Kretowisko również może się okazać dobrym miejscem do zimowania. Zdarza się też, że atrakcyjny może im się wydać kompost lub wysokie brzegi strumieni czy rowów. Królowe szukają miejsc z ekspozycją północną oraz wolne od długotrwałego zalewania.

Gatunki mają różne preferencje, a siedliska różne możliwości. Tam w mroku trzmiel będzie bezpiecznie przebywał do wiosny lub wczesnego lata. Aż ciepłe promienie ogrzeją ciała już nie-młodych królowych. Ale to co dzieje się w tych puchatych ciałach w tym czasie, też jest bardzo ciekawe. Niby nie dzieje się nic, a jednak tak wiele.

Trzmiele – hibernacja, a może diapauza?

Trzmiele zapadają w diapauzę, częściej używa się terminu hibernacja, jednak w przypadku owadów precyzyjniejszym określeniem jest właśnie diapauza. W tym czasie można obrazowo powiedzieć, że w ciele trzmiela są gaszone światła i wszelkie procesy spowalniają. Metabolizm ulega wyhamowaniu, dzięki czemu zmagazynowana w postaci tłuszczu energia jest wydatkowana bardzo oszczędnie, a zapotrzebowanie na tlen drastycznie maleje.

Hemolimfa – trzmiela krew

Hemolimfa – odpowiednik krwi u owadów – pełni kluczową rolę w tym stanie. Jej skład wówczas znacząco się zmienia. Wzrasta stężenie związków, które chronią komórki przez zamarzaniem. Szczególne znaczenie dla niepowstawania w hemolimfie kryształków lodu mają dwa związki: glicerol i trehaloza. Sprawiają one, że punkt zamarzania w ciele trzmiela obniża się. Dzięki tej zmianie fizykochemicznej ryzyko uszkodzeń, na skutek niskiej temperatury, zostaje zmniejszone. Dodatkowo trzmiele organizmy potrafią redukować w hemolimfie ilość wody, jest ona wtedy bardziej skoncentrowana, punkt zamarzania się obniża.

I tak królowa „drzemie” długie miesiące w oczekiwaniu aż ktoś zapali światło w jej „wyciszonym” ciele i da znać, że czas się budzić. Tym czynnikiem „ożywiającym” ponownie metabolizm królowej jest temperatura otoczenia, która rośnie. Błony komórkowe robią się bardziej elastyczne, a enzymy mogą działać efektywniej – ich aktywacja wpływa na szybkość przetwarzania tłuszczu i glikogenu w energię w efekcie przywrócenie normalnego poziomu metabolizmu. Również skład hemolimfy się zmienia. Glicerol, który do tej pory chronił trzmiela przez zamarzaniem, teraz jest zamieniany w energię, następuje przyśpieszenie przepływu hemolimfy, która ponownie efektywnie dostarcza do komórek tlen i związki odżywcze. Trzmiele ciało królowej budzi się do życia.

Wzrost temperatury, wydłużenie się dnia także wpływają na poziom i wydzielanie się hormonów, które również stymulują procesy metaboliczne.

Gdy wszystkie te procesy ponownie dynamicznie ruszą w ciele królowej wydostanie się ze swojej zimowli i rozpocznie poszukiwanie miejsca na gniazdo, by dać początek nowej kolonii trzmieli. W przyszłości zaś kolejne młode matki ponownie podejmą ten krąg życia.

Pestycydy (insektycydy) szkodzą zimującym trzmielom

Powszechnie stosowane pestycydy wpływają negatywnie na owady zapylające, co potwierdzają liczne badania. Niestety, chemiczne środki ochrony roślin są wykorzystywane nie tylko w kontekście produkcji żywności, ale również w gospodarce leśnej, uprawie roślin ozdobnych przeznaczonych na handel. Także prywatni właściciele działek, ogrodów sięgają często po środki chemiczne.

Skutki, w zależności od takich czynników, jak rodzaj środka, długość ekspozycji na substancję, sposób kontaktu z nią (np. spożycie, spryskanie) mogą powodować różne reakcje. Od natychmiastowej śmiertelnej po skutki rozciągnięte w czasie, gdy zapylacz może mieć trudność z nawigacją (np. powrotem do miejsca gniazdowania), nie podejmować swoich zadań (gromadzenia pokarmu, rozwoju gniazda). A także w jeszcze dalszej perspektywie może mieć wpływ na kondycję i ilość potomstwa.

Trzmiele – hibernacja w skażonej glebie

W zeszłym roku dwoje badaczy postanowiło opisać wpływ konkretnych insektycydów i fungicydów na kondycję zimujących królowych trzmieli w glebie skażonej pestycydami. Udowodniono wpływ insektycydów na:

• Zwiększoną śmiertelności w trakcie hibernacji,
• Opóźnienie w inicjacji kolonii po zimie,
• Osłabienie zdolności do rozmnażania i produkcji zdrowego potomstwa,
• Zmiany w fizjologii i zachowaniu w zależności od wielkości królowej oraz rodzaju pestycydu.

Te wyniki podkreślają, że ekspozycja na substancje czynne w pestycydach w glebie podczas krytycznego okresu hibernacji może znacząco wpłynąć na kondycję i przetrwanie królowych, co w konsekwencji może prowadzić do ograniczenia liczebności populacji trzmieli.

Jak pomóc trzmielom w zimowaniu i wspierać, gdy się przebudzą?

Schronienie – zimowla

Pokarm – rośliny kwitnące

Do wczesnowiosennych gatunków polskich trzmieli należą:

– trzmiel tajgowy (Bombus jonellus),
– trzmiel ogrodowy (Bombus hortorum),
– trzmiel leśny (Bombus pratorum),
– trzmiel parkowy (Bombus hypnorum),
– trzmiel ziemny (Bombus terrestris),
– trzmiel rudy (Bombus pascuorum),
– trzmiel gajowy (Bombus lucorum),
– trzmiel zamaskowany (Bombus cryptorum),
– trzmiel wielki (Bombus magnus),
– trzmiel kamiennik (Bombus lapidarius).

Wczesnowiosenne gatunki trzmieli

Posadź dla trzmiela i innych wczesnowiosennych pszczół:

• Barwinek pospolity (Vinca minor L.),
• Czosnek niedźwiedzi (Allium ursinum L.)
• Jasnota purpurowa (Lamium purpureum L.),
• Kokorycz pełna (Corydalis solida (L.) Clariv.),
• Kokorycz pusta (Corydalis cava Schweigg. et Körte),
• Lepiężnik różowy (Petasites hybridus L.),
• Miodunka ćma (Pulmonaria obscura Dumort.),
• Miodunka miękkowłosa (Pulmonaria mollis Wulfen ex Hornem.),
• Miodunka plamista, m. lekarska (Pulmonaria officinalis L.),
• Podbiał pospolity (Tussilago farfara L.),
• Porzeczka krwista (Ribes sanguineum Pursch),
• Stokrotka pospolita (Bellis perennis L.),
• Szafran (krokus) wiosenny (Crocus vernus (L.) Hill),
• Śliwa tarnina (Prunus spinosa L.),
• Śliwa wiśniowa (Purnus cerasifera Ehrh.),
• Śnieżyczka przebiśnieg (Galanthus nivalis L.),
• Wawrzynek wilczełyko (Daphne mezereum L.),
• Wierzba iwa (Salix caprea L.),
• Wierzba pięciopręcikowa (Salix pentandra),
• Wierzba purpurowa (Salix purpurea),
• Wierzba szara (Salix cinerea),
• Wierzba uszata (Salix aurita),
• Wrzosiec bagienny (Erica tetralix L.)
• Zawilec gajowy (Anemone nemorosa L.),
• Ziarnopłon wiosenny (Ficaria verna Huds.).

Rośliny obce ogrodowe: puszkinia cebulicowata (Puschkinia scilloides), cebulica syberyjska (Scilla siberica), hiacynt wschodni (Hyacinthus orientalis L.), mahonia pospolita (Mahonia aquifolium (Pursh) Nutt.), jagoda kamczacka (Lonicera caerulea L. var. kamtschatica Sevast.), wrzosiec krwisty (Erica carnea L.), tulipan botaniczny Tarda (Tulipa L.)

Za konsultację merytoryczną oraz zdjęcia dziękuję Alicji Dubickiej-Czechowskiej oraz Katarzynie Rosiak-Stepa.

Literatura:

1. Bear B. (2005). Sperm influences female hibernation success, survival and fitness in the bumble–bee Bombus terrestris
2. Fauser, Aline, et al. „Neonicotinoids override a parasite exposure impact on hibernation success of a key bumblebee pollinator.” Ecological Entomology 42.3 (2017): 306-314.
3. Denlinger, D. L. (2002). Regulation of diapause. Annual Review of Entomology.
4. Goulson, D. (2010). Bumblebees: Behaviour, Ecology, and Conservation. Oxford University Press.
5. Rondeau S., Raine N. (2024). Size-dependent responses of colony-founding bumblebee (Bombus impatiens) queens to exposure to pesticide residues in soil during hibernation