Zabłąkane trzmiele wykorzystują zapach aby móc odnaleźć drogę do domu

Zdjęcie: Frontiers science writer

Wyobraźmy sobie przez chwilę trzmiela w jego egzoszkielecie: świat trzmieli byłby pełen kolorów i zapachów, które są niezbędne do poszukiwania pyłku i nektaru. Trzmielowate mają doskonały wzrok: mają parę złożonych oczu, które mogą rozróżniać promieniowanie UV i większość kolorów z wyjątkiem czerwonego, a także trzy dodatkowe proste oczy wyspecjalizowane w wykrywaniu światła spolaryzowanego. Ich zmysł węchu przewyższa nasz: jest około 100 razy bardziej czuły i może wykrywać nielegalne narkotyki lub materiały wybuchowe na lotniskach, potwierdzać ciążę u kobiet lub wykrywać nowotwory i cukrzycę u pacjentów we wczesnym stadium.

Obecnie naukowcy wykazali, że owady te mogą również wykorzystywać zmysł węchu do lokalizowania swojego gniazda. Jest to szczególnie ważne, gdy krajobraz nagle się zmienia, na przykład, gdy znane wizualne punkty orientacyjne są zdmuchiwane przez wiatr. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Frontiers in Behavioral Neuroscience.

„Tutaj pokazujemy, że trzmiele polegają na swoich własnych śladach zapachowych, które umieszczają przy wejściu do gniazda, gdy wyruszają na żer, aby wrócić do domu, gdy wzrokowe ślady nie są wystarczająco skuteczne” - powiedziała pierwsza autorka Sonja Eckel, doktorantka na Wydziale Neurobiologii Uniwersytetu Bielefeld w Niemczech.

Wizualne punkty orientacyjne

Eckel i jej współpracownicy badali w laboratorium zachowania naprowadzające trzmiela ziemnego Bombus terrestris. W naturze osobniki te gniazdują w opuszczonych mysich norach, ukrytych pod trawą lub liśćmi. W tym przypadku żerowiska nauczyły się lokalizować wejście do swojego siedliska poprzez wizualną identyfikację dwóch zestawów punktów orientacyjnych na okrągłej, zamkniętej arenie lotów o średnicy 150 cm i wysokości 85 cm. Pierwsza grupa składała się z trzech czarnych pionowych pasów - każdy o szerokości 12 cm i długości 85 cm - na białym tle ścian areny. Drugi składał się z trzech cylindrów, każdy o szerokości 2,5 cm i wysokości 15 cm, ułożonych w trójkąt wokół otworu wejściowego.

Podłoga areny nie dostarczała żadnych informacji wizualnych, ponieważ była pokryta losowym czerwono-białym wzorem, który dla trzmieli był czarno-biały. Po kilku ćwiczeniach robotnice wracały prosto do wejścia po powrocie z wizyty w zewnętrznej komorze do poszukiwania pożywienia, gdzie dostarczano im pyłek i nektar.

Owady posiadają wiele gruczołów zapachowych, które rozprowadzają substancje chemiczne po całym ich ciele. Wcześniejsze badania wykazały, że za każdym razem, gdy dotykają jakiejkolwiek powierzchni, na przykład wejścia do wnętrza siedliska, biernie pozostawiają ślady zapachowe. Badający uchwycili te ślady zapachowe, umieszczając szklany pierścień wokół wejścia, po którym zbieracze mieli tendencję do przechodzenia podczas wychodzenia lub powrotu do gniazda.

Oszukiwanie trzmieli

Następnie Eckel i jego współpracownicy próbowali zmylić osobniki poprzez nagłą zmianę położenia obu zestawów punktów orientacyjnych, niezależnie od siebie. W ten sposób uzyskano sprzeczne informacje na temat lokalizacji wejścia, z których żadna nie wskazywała właściwego miejsca. Prawdziwe wejście zostało zamknięte i ukryte - z sukcesem, ponieważ żaden z powracających zbieraczy nie znalazł go później.

Naukowcy zmierzyli, jak długo i w jakiej odległości powracające owady krążyły wokół fałszywej lokalizacji wejścia, w oparciu o sprzeczne punkty orientacyjne. Przyjęli oni, że im dłużej dany osobnik unosił się wokół dowolnego miejsca i im mniejsza była jego średnia odległość lotu do niego, tym bardziej koncentrował się na tym punkcie jako najlepszym kandydacie na położenie wejścia.

Najczęściej poszukiwacze wydawali się równie skoncentrowani na obu fałszywych punktach, co sugerowało, że używali obu zestawów wizualnych punktów orientacyjnych, aby bezskutecznie próbować przenieść swoje gniazdo. Jednakże nastąpiła dramatyczna zmiana, gdy badacze umieścili szklany pierścień - niosący ślady zapachowe trzmieli - wokół obu miejsc. Teraz trzmiele w przeważającej mierze skupiały się na fałszywej lokalizacji sugerowanej przez ślady zapachowe.

W związku z tym naukowcy doszli do wniosku, że trzmiele używają zmysłu węchu, a także wzroku, aby znaleźć drogę do domu, zwłaszcza gdy informacje wizualne są sprzeczne.

Bukiet zapachów

„Podczas gdy informacje wzrokowe są postrzegane na większych odległościach i prowadzą trzmiela do przybliżonej lokalizacji gniazda, to ślady zapachowe służą do dokładnego określenia położenia gniazda w bliskim zasięgu. Do zidentyfikowania zapachu najprawdopodobniej niezbędny jest kontakt fizyczny” - powiedział Eckel.

„Przeprowadzona przez nas analiza chemiczna wykazała, że woń ta jest bukietem węglowodorów, kwasów tłuszczowych i innych substancji, takich jak estry i alkohole. Wiadomo, że znaczna część tych związków jest wykorzystywana przez trzmiele w innych kontekstach behawioralnych, a także przez inne gatunki owadów”.

„W naszych dalszych badaniach chcemy zbadać, w jaki sposób uczą się i łączą różne sygnały sensoryczne, aby umożliwić im rozróżnienie poszczególnych celów behawioralnych, takich jak dziupla lęgowa i źródła pożywienia”.