Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Nawigacja okruszkowa Nawigacja okruszkowa

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Nowe menu dla pszczół

Nowe menu dla pszczół

Żerowanie na nieodpowiednich gatunkach roślin może przyczyniać się do spadku liczebności pszczół. Naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie oraz Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie sprawdzili, jak odżywcza jakość pyłku różnych gatunków roślin wpływa na rozwój pszczoły miodnej.

Więcej o nauce?! Dołącz do profilu strony. www NAUKA.uj.edu.pl na Facebooku 

Od wczesnej wiosny do jesieni owady zapylające, takie jak np. pszczoły i trzmiele, mogą korzystać z bogatej stołówki, której specjalnością jest nektar i pyłek, serwowany przez drzewa, krzewy i inne rośliny kwitnące. Nektar daje zapylaczom energię niezbędną do wszelkich aktywności. Pyłek wykorzystywany jest jako materiał budulcowy, z którego potomstwo pyłkożernych owadów formuje własne organizmy.
Aby zbudować zdrową pszczołę, potrzebny jest pokarm wysokiej jakości. I w tym tkwi problem…

Pyłek – męskie komórki rozrodcze roślin. Zbierany przez pszczołę miodną w formie tzw. obnóży pszczelich jest wykorzystywany w dietetyce człowieka jako źródło cennych substancji prozdrowotnych. Pszczoła może przynieść jednorazowo do ula dwa obnóża – kulki o masie około 10 mg każda. Na każdą z kulek składa się kilka milionów ziaren pyłku zebranych z kilkuset kwiatów.
Nektar – wydzielina gruczołów roślinnych, składająca się głównie z rozpuszczalnych w wodzie cukrów. Zwierzęta zapylające żywiąc się nektarem przy okazji brudzą się pyłkiem – męskimi komórkami rozrodczymi rośliny. Następnie, spijając nektar z innych osobników rośliny, przenoszą pyłek na ich żeńskie organy rozrodcze. W ten sposób dochodzi do zapylenia.

Większość larw pszczół, rosnąc i budując własne ciała, żeruje bezpośrednio na pyłku kwiatowym, dostarczonym wcześniej przez samicę-matkę (nie mylić z matką-królową pszczoły miodnej!) do gniazda. Ta większość to tak zwane pszczoły samotne, które nie tworzą kolonii.
W przypadku najbardziej znanej pszczoły miodnej jest inaczej. Żyje ona w kolonii, w której samice-robotnice opiekują się rosnącymi larwami i karmią je przetworzonym pokarmem – mleczkiem pszczelim. Jest ono wydzieliną ślinianek pszczół robotnic i powstaje z tego, co zjadły, a więc z nektaru, pyłku i wody. Nektar dostarcza organizmowi energii, bo jest bogaty w cukry, np. glukozę i fruktozę. Źródłem materiału budulcowego, obecnego w mleczku, jest pyłek kwiatowy i to od niego zależy jakość odżywcza pokarmu produkowanego dla larw.

Projekt: pszczoła

Mleczko pszczele jest złożone z wielu organicznych substancji, takich jak charakterystyczne cukry, tłuszcze, białka, witaminy, aminokwasy czy enzymy. Wszystkie te związki chemiczne są zbudowane z atomów konkretnych pierwiastków, ułożonych w różnej konfiguracji, a więc z węgla, wodoru, tlenu, azotu, fosforu, sodu, potasu, miedzi, cynku i około dwudziestu innych.

Atomy są niezmienne – nie mogą być przetwarzane, zmieniane w inne atomy ani produkowane przez żywe organizmy. To odróżnia je od substancji organicznych. Zmienne substancje organiczne są zbudowane z niezmiennych cegiełek – atomów specyficznych pierwiastków. Jak to się ma do produkcji mleczka pszczelego o wysokiej jakości odżywczej? Cukry – źródło energii – składają się wyłącznie z atomów węgla, wodoru i tlenu. Inne substancje organiczne, konieczne do budowy ciała i utrzymania go w dobrej kondycji, oprócz tych trzech pierwiastków, składają się jeszcze z atomów innych pierwiastków. Muszą one zostać w to ciało wbudowane, przy wykorzystaniu dostępnego źródła – pyłku kwiatowego. Ale czy wszystkie rośliny produkują pyłek bogaty w składniki niezbędne do budowy i prawidłowego rozwoju pszczoły?
Nie. I ma to niebagatelne znaczenie praktyczne.

Ciekawe? Przeczytaj również: Kilka trudnych pytań o pszczoły

Z kwiatka na kwiatek

Pyłek kwiatowy produkowany przez różne gatunki roślin dostarcza atomów rozmaitych pierwiastków w niejednakowych proporcjach. Te proporcje często są dla pszczoły nieodpowiednie. „Naszą pracę oparliśmy na stechiometrii ekologicznej, programie badawczym, zgodnie z którym atomy pierwiastków można traktować jako podstawowe elementy budujące wszystkie organizmy” – wyjaśnia kierownik badań, dr Michał Filipiak z Instytutu Nauko środowisku UJ. „Podczas wzrostu i rozwoju każdy organizm dysponuje jedynie materiałem budulcowym oferowanym przez środowisko, często zawierającym nadmiar kilku pierwiastków, podczas gdy inne występują w niedoborze. Mając to na uwadze, porównaliśmy pierwiastkowy skład ciała pszczoły miodnej ze składem pyłku różnych gatunków roślin. Skład ciała wyznacza popyt rosnącej pszczoły na poszczególne pierwiastki, a skład pyłku to podaż materiału budulcowego, jego dostępność w środowisku. Okazało się, że szczególne zapotrzebowanie ze strony pszczoły miodnej dotyczy siedmiu pierwiastków: sodu, siarki, miedzi, fosforu, potasu, azotu i cynku. Atomy tych pierwiastków często występują w pyłku konkretnej rośliny w zbyt małych ilościach w stosunku do potrzeb rosnącej pszczoły. Istnieją jednak takie rośliny, które produkują pyłek szczególnie bogaty w któryś z tych rzadkich pierwiastków” – kontynuuje krakowski badacz. – Co z tego wynika? Wyobraźmy sobie pyłek dwóch gatunków roślin: A i B. Pyłek A jest bogaty w siarkę, ale ubogi w potas. Pyłek B jest ubogi w siarkę, a bogaty w potas. Pyłek zebrany tylko z jednego gatunku rośliny wpłynąłby negatywnie na rozwój pszczoły z powodu niskiej zawartości ważnego drugiego pierwiastka. Jednak po ich zmieszaniu pszczoła uzyskuje pokarm o odpowiedniej zawartości zarówno siarki, jak i potasu.

Mieszanie pyłku kwiatowego z różnych gatunków roślin, różniących się składem pierwiastkowym, pozwala pszczołom na zbilansowanie diety swoich larw. „Istotne są konkretne gatunki roślin, produkujące pyłek bogaty w konkretne pierwiastki. Dlatego przydatność roślin dla pszczół nie powinna być oceniana, jak do tej pory, na podstawie ilości produkowanego nektaru i pyłku. Należy wziąć pod uwagę jakość pyłku” – dodaje dr Filipiak. Jednogatunkowe plantacje mogą ograniczać rozwój pszczół, nie pozwalając na zbilansowanie ich diety.
Na przykład pyłek słonecznika zawiera wyjątkowo mało fosforu – pierwiastka budującego rybosomy i RNA, a więc maszynerię komórkową odpowiedzialną za syntezę białek w komórkach i wzrost całego organizmu. Dla pszczoły stężenie fosforu w pyłku słonecznika jest zbyt niskie. Owady mające do dyspozycji wyłącznie pyłek pochodzący z tej rośliny rozwijają się gorzej i umierają częściej, niż osobniki mogące, korzystać również z pyłku produkowanego przez inne gatunki roślin. Dlatego ważne jest, aby w pobliżu takich jednogatunkowych plantacji znalazły się gatunki roślin produkujące pyłek wysokiej jakości, na przykład koniczyna. „Wytwarza ona pyłek zawierający odpowiednio wysokie stężenia tych wszystkich pierwiastków, których jest za mało w pyłku oferowanym przez inne rośliny. Jedynie sodu jest w pyłku koniczyny za mało, a to dlatego, że ten pierwiastek występuje w niskich stężeniach we wszystkich tkankach roślinnych. Pszczoły uzupełniają jego braki z wody, najlepiej zanieczyszczonej, takiej jak w kałużach z dużą ilością gnijącej materii, gnojówce albo w basenach. Koniczyna nie jest jedyną rośliną produkującą pyłek pomagający zbilansować dietę pszczoły. W naszym badaniu wykazaliśmy około dwudziestu takich roślin z całego świata. Oprócz różnych gatunków koniczyny są to na przykład eukaliptusy, ale trudno akurat znaleźć eukaliptusy w pobliżu naszych plantacji słonecznika czy rzepaku” – tłumaczy dr Filipiak.

Ciekawe? Czytaj również: Ewolucja i antropocen. Pytania o człowieka

Chemia pyłku kwiatowego

Spadek różnorodności roślin i zanik niektórych gatunków, uważa się za jedną z przyczyn obserwowanego na świecie zmniejszania liczebności i różnorodności owadów zapylaczy. Obecnie próbuje się zahamować wymieranie tych owadów głównie przez ograniczanie stosowania pestycydów oraz poprawiając jakość bazy pokarmowej. Naukowcom z Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz Uniwersytety Przyrodniczego w Lublinie udało się ustalić, że bezpośrednią przyczyną tego zjawiska może być brak zbilansowanej diety rosnącej larwy, a przez to ograniczenie rozwoju pyłkożernego zapylacza, skutkujące niedorozwojem lub śmiercią.

Ustalenie listy pierwiastków, pełniących kluczową rolę w bilansowaniu diety pszczoły jest ważną informacją, którą można wykorzystać w praktyce, w działaniach poprawiających bazę pokarmową pszczół, tych hodowanych przez człowieka, i tych dzikich. Wiedząc w jaki sposób chemiczna kompozycja pyłku decyduje o jego odżywczej jakości dla pszczół oraz znając chemiczny skład pyłku roślin użytkowych, ozdobnych i dzikich, można poprawić bazę pokarmową pszczół na terenach wykorzystywanych przez człowieka lub tam, gdzie zanikają gatunki roślin produkujące pyłek wysokiej jakości.

Pszczele statystyki

- Szacuje się, że ok. 80% gatunków naturalnie występujących roślin, a także 75% gatunków roślin uprawnych jest zależna bezpośrednio od zapylaczy. Bez zapylenia te gatunki nie będą w stanie wytworzyć nasion i owoców. Przyroda doskonale sobie poradzi, kiedy zapylacze znikną, ale człowiek: nie.
- Globalna wartość ekonomiczna wynikająca z działalności zapylaczy jest szacowana na 153 mln euro rocznie, co według badań stanowiło wartość 9.5% całkowitej produkcji rolnej przeznaczonej do konsumpcji dla ludzi w 2005 roku.
„Dlatego kontynuujemy badania pozwalające na zrozumienie skomplikowanych zależności pomiędzy jakością pyłku, a liczebnością i różnorodnością pyłkożernych owadów zapylających. Obecnie hodujemy pszczoły samotne na pyłku o różnym składzie gatunkowym, zawierającym różne proporcje pierwiastków. Dzięki temu obserwujemy dokładnie rozwój pszczoły na pokarmie zbilansowanym oraz niezbilansowanym w różnym stopniu, ze względu na niedobór jednego lub kilku ważnych pierwiastków. Wyniki tych badań będą znane ciągu najbliższych dwóch – trzech lat. Zastosowanie ich w praktyce przyczyni się do lepszej ochrony pyłkożernych owadów zapylających, a w konsekwencji do ochrony plonów i wspomnianych 153 mln euro rocznie. Ignorowanie żywieniowych potrzeb owadów tak ważnych z punktu widzenia gospodarki jest nierozsądne, a niewiedza na temat ich biologii może w przyszłości odbić się nam wszystkim potężną czkawką” – podsumowuje dr Filipiak.

Ciekawe? Czytaj także: Czy organizmy jednokomórkowe wiodą życie towarzyskie?

----------
Zdjęcie górne: Pszczoły przy wlocie do ula. Jedna z nich prezentuje koszyczek wypełniony pyłkiem, który zostanie zdeponowany we wnętrzu ula (tzw. obnóża pyłkowe). Zdj.: Paweł Dudzik.
Zdjęcie boczne: Praca w pasiece eksperymentalnej Instytutu Nauk o Środowisku UJ. Zdj.: Paweł Dudzik.
----------
Wyniki opisanego projektu badawczego zostały opublikowane w pracy pt.: „Ecological stoichiometry of the honeybee: pollen diversity and adequate species composition are needed to mitigate limitations imposed on the growth and development of bees by pollen quality”, w czasopiśmie PLOS ONE.
----------
Projekt badawczy był finansowany przez Narodowe Centrum Nauki (grant badawczy Preludium 11, DEC-2013/11/N/NZ8/00929) oraz przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa (źródła: DS/BiNoZ/INoŚ/761/14-16 oraz DS/WBiNoZ/INoŚ/DS 756).

ENGLISH VERSION

Polecamy również
Nobel 2017 z chemii: mroźny mikroskop
Nobel 2017 z fizjologii i medycyny. Co wpływa na rytm dnia i nocy?
Czym zajmuje się inżynieria tkankowa?
Mateusz Hołda. Szkicowanie mapy serca