Przypadkowe odkrycie ujawniło ukrytą „superzdolność"
Nowe badania pokazują, że te pozornie delikatne owady dysponują zdumiewającą techniką przetrwania zimowych powodzi. Zamiast tonąć, przestawiają się na rodzaj awaryjnego oddychania pod wodą i wytrzymują tak przez całe dni.
Odkrycie nie narodziło się w wyniku precyzyjnie zaplanowanego eksperymentu, lecz przez zwykłą pomyłkę. W 2020 roku badaczka Sabrina Rondeau na uniwersytecie w Guelph w Kanadzie prowadziła obserwacje królowych trzmieli utrzymywanych w sztucznym śnie zimowym. Owady przebywały w probówkach w lodówce, która miała naśladować warunki chłodnej i wilgotnej zimy.
Pewnej nocy chłodnica zaczęła przeciekać i probówki wypełniły się wodą. Następnego ranka cztery królowe unosiły się w wodzie już od ponad dwunastu godzin. Rondeau była przekonana, że się utopiły. Ku jej zdumieniu — wszystkie żyły.
To, co wyglądało jak nieudany eksperyment, okazało się początkiem jednej z najbardziej niezwykłych historii entomologicznych ostatnich lat.
Badaczka postanowiła systematycznie zbadać to zjawisko. Jej zespół poddał całkowite zanurzenie w zimnej wodzie łącznie 143 królowym trzmieli. Owady pozostawały pod powierzchnią przez wiele dni, bez żadnego dostępu do powietrza.
Wyniki okazały się naprawdę zdumiewające:
- po 7 dniach pod wodą przy życiu pozostawało aż 81% królowych
- niektóre osobniki przetrwały nawet pełne 8 dni pod wodą
- współczynnik przeżywalności zanurzonej grupy był wyższy niż grupy trzmieli przebywających w zimnym powietrzu
Ten ostatni szczegół sprawia, że historia staje się jeszcze bardziej zaskakująca. Królowe trzmieli radziły sobie w wodzie lepiej niż na lądzie, w identycznie zimnych warunkach.
Dlaczego trzmiele w ogóle mają kontakt z wodą
Królowe trzmieli nie spędzają zimy w gnieździe razem z robotnicami. Pod koniec lata zapłodniona królowa szuka osłoniętego miejsca w ziemi — zazwyczaj na głębokości od 10 do 20 centymetrów — gdzie zakopuje się i pozostaje w bezruchu przez wiele miesięcy. W tym czasie żyje wyłącznie z zapasów tłuszczu.
Coraz częściej te podziemne komory wypełniają się wodą. Przez coraz mokrzejsze zimy i intensywniejsze opady gleba jest długotrwale nasycona wilgocią. Miejsca, które kiedyś były jedynie wilgotne, mogą teraz zamieniać się w błotniste kieszenie wypełnione wodą. Do niedawna zakładano, że dla wielu królowych oznacza to nieuchronną śmierć.
Nieoczekiwane wyniki laboratoryjne doskonale wpisują się w ten kontekst — okazuje się, że królowe trzmieli są o wiele lepiej przystosowane do mokrych zim, niż ktokolwiek przypuszczał.
Jak trzmiel „oddycha" pod wodą
Trzmiele nie są zwierzętami wodnymi, nie mają skrzeli i całe życie spędzają na lądzie. Mimo to czujniki użyte w badaniu wyraźnie rejestrowały wymianę tlenu i dwutlenku węgla, gdy owady znajdowały się pod wodą. Nie chodzi więc o zwykłe wstrzymanie oddechu.
1. Bierne pobieranie tlenu przez pancerz
Pierwsza część tej sztuczki kryje się w kutikuli — twardej zewnętrznej powłoce owada. Ta warstwa nie jest całkowicie szczelna. Przy bardzo spowolnionej przemianie materii niewielkie ilości tlenu z otaczającej wody mogą po prostu przenikać przez nią do wnętrza ciała na drodze dyfuzji.
2. „Fizyczne skrzele" z powietrza i włosków
Drugi mechanizm jest jeszcze bardziej pomysłowy. Ciało trzmieli pokryte jest gęstą warstwą drobnych włosków. Między nimi utrzymuje się cienka warstewka powietrza — nawet gdy owad znajduje się pod wodą. Tworzy to rodzaj miniaturowego dzwonu nurkowego wokół skóry.
Na granicy między wodą a tą warstwą powietrza tlen z wody może przenikać do powietrznej otoczki. Stamtąd dociera do otworów oddechowych trzmienia, zwanych przetchlinkami. Naukowcy określają to mianem „fizycznych skrzeli" — nie są to prawdziwe skrzela jak u ryb, lecz funkcjonalna strefa wymiany gazowej.
3. Ekstremalnie spowolniony tryb czuwania
Najważniejszy element to jednak przemiana materii. Królowe trzmieli w śnie zimowym przestawiają cały organizm na absolutne minimum. W zimnym powietrzu królowa produkuje średnio 14,4 mikrolitrów CO₂ na godzinę na gram masy ciała. Po zanurzeniu w wodzie wartość ta spada do zaledwie około 2,35 mikrolitrów.
Przemiana materii spada do mniej więcej jednej szóstej normalnego poziomu — jakby trzmiel włączał tryb ultraoszczędzania energii.
Tak drastyczny spadek zużycia energii oznacza, że owady potrzebują minimalnych ilości tlenu. Wolne dostarczanie przez kutikulę i warstwę powietrza w zupełności wystarcza, by utrzymać podstawowe funkcje życiowe. Bez tego spowolnienia metabolizmu królowe utopiłyby się w ciągu kilku godzin.
Zmiany klimatyczne: nowe zagrożenia i niespodziewana odporność
Mokrzejsze zimy w Europie i Ameryce Północnej od lat budzą niepokój ekologów. Zapylacze, w tym trzmiele, są już pod presją pestycydów, niedoboru roślin kwitnących i chorób. Dodatkowa zimowa śmiertelność spowodowana powodziami wydawała się kolejnym poważnym zagrożeniem.
Nowe dane rysują jednak bardziej zniuansowany obraz. Zdolność do przetrwania pod wodą daje królowym trzmieli wyraźny bufor ochronny przed krótko- i średniotrwałymi powodziami. Na terenach z coraz bardziej nasiąkniętą glebą może to decydować o przetrwaniu populacji.
Nadal pozostaje jednak pytanie o granice tej zdolności. W laboratorium testowano do ośmiu dni. Nikt nie wie, czy królowa przeżyłaby dwa lub trzy tygodnie pod wodą, co może się zdarzać podczas ekstremalnie mokrych zim. Nie wiadomo też, jak na owady wpływają powtarzające się epizody — kilka dni pod wodą, potem sucho, a następnie kolejna powódź.
Ile energii kosztuje ta wyjątkowa sztuka przetrwania?
Cała energia zużywana przez królową trzmieli w zimie pochodzi z jej zapasów tłuszczu. Muszą one wystarczyć nie tylko na przetrwanie zimy, lecz także na pierwsze kluczowe tygodnie wiosny — gdy samotnie zakłada gniazdo, składa jaja i wychowuje pierwsze robotnice.
Długotrwałe zanurzenie może zmienić bilans energetyczny. Choć przemiana materii spowalnia, warunki są ekstremalne, a regeneracja po takim epizodzie może pochłaniać dodatkową energię. Jeśli królowa zużyje zbyt wiele tłuszczowych rezerw, być może dożyje wiosny, ale zabraknie jej sił na zbudowanie żywotnej kolonii.
| Faza | Główne źródło energii | Ryzyko dla królowej |
|---|---|---|
| Początek snu zimowego | Zapasy tłuszczu zgromadzone latem | Zbyt mało tłuszczu → nie przetrwa całej zimy |
| Pod wodą | Bardzo wolne zużycie tych samych rezerw | Zbyt długie zanurzenie → wyczerpanie po wynurzeniu |
| Wiosenny start gniazda | Ostatnie zapasy tłuszczu + pierwszy nektar i pyłek | Za mało energii → gniazdo przedwcześnie ginie |
Rondeau i jej współpracownicy planują w kolejnych badaniach ważyć zapasy tłuszczu królowych przed zanurzeniem i po nim. Pozwoli to dokładnie określić, jak wysoki jest energetyczny „rachunek" tej techniki przetrwania.
Co to oznacza dla innych owadów i dla ogrodów
Wiele innych zapylaczy zimuje w glebie podobnie jak trzmiele — na przykład pszczoły samotnice i niektóre gatunki bzygowatych. Skoro królowe trzmieli dysponują taką wodną sztuczką, bardzo prawdopodobne jest, że inne gatunki również mają zaskakujące strategie radzenia sobie z nadmiarem wody.
Dla przyrodników i ogrodników wynikają z tego praktyczne wskazówki:
- jesienią i zimą zostawiaj fragmenty nieuprawianej, odsłoniętej gleby, w której królowe mogą się zakopać
- unikaj intensywnej obróbki gleby i głębokiego przekopywania w mokrych okresach
- urządzaj ogrody i parki tak, aby woda mogła czasowo zalegać, ale nie stagnować tygodniami w tym samym miejscu
- łącz kwiatowe rabaty z wyżej położonymi, lepiej drenowanymi strefami przeznaczonymi do zimowania
Na terenach rolniczych pomocne może być świadome utrzymywanie miedz i skarp w stanie wyniesionym i suchym, podczas gdy niżej położone odcinki mogą zatrzymywać wodę. Powstaje w ten sposób mozaika środowisk, w której królowe trzmieli mają wiele możliwości znalezienia bezpiecznego schronienia.
Dla miłośników obserwacji owadów ta historia odsłania coś jeszcze głębszego. Za każdym trzmielem krążącym wiosną nad krokusem kryje się zima pełna zaskakujących zmagań, o których rzadko myślimy. Zwierzę ważące mniej niż gram, zdolne do tygodnia pod wodą, pokazuje, jak elastyczne może być życie — dopóki zmiany nie następują zbyt szybko i zbyt gwałtownie.
