Szokujące badanie: królowe trzmieli potrafią przeżyć tydzień całkowicie pod wodą

To, co miało być zwykłym eksperymentem nad hibernacją, zamieniło się w historię rodem z filmu przyrodniczego. Okazało się, że te niepozorne owady, kojarzone głównie z kwiatami i ogrodami, mają ukrytą strategię przetrwania, która kompletnie burzy dotychczasowe wyobrażenia o ich fizjologii.

Jak trzmiele spędzają zimę i gdzie zaczyna się problem

Królowe trzmieli, w przeciwieństwie do wielu innych owadów, zimę spędzają samotnie. Od listopada do marca ukrywają się kilka, czasem kilkanaście centymetrów pod ziemią. Zakopują się w luźnej glebie, liściach, pod darnią, przechodząc w głęboki stan uśpienia. Nie latają, nie jedzą, praktycznie się nie ruszają.

W teorii takie schronienie ma je chronić przed mrozem i drapieżnikami. W praktyce rosnąca liczba gwałtownych opadów deszczu powoduje, że te podziemne komory coraz częściej wypełnia woda. Z punktu widzenia owada, który nie ma płuc ani klasycznych narządów oddechowych do życia w wodzie, wygląda to jak wyrok.

Naukowcy od dawna zakładali, że taka zimowa powódź oznacza śmierć dla większości królowych. Nikt nie przypuszczał, że trzmiele mogą nie tylko przetrwać zalanie, ale też funkcjonować pod wodą przez wiele dni.

Przeczytaj również: Dlaczego wiosna zamienia spokojnego kota w ulicznego wojownika

Awaria lodówki i cztery królowe, które „powinny” nie żyć

Cała historia zaczęła się od banalnej awarii sprzętu laboratoryjnego. Badaczka pracująca nad hibernującymi królowymi trzmieli przechowywała je w probówkach w specjalnie ustawionej lodówce. Pewnej nocy urządzenie zaczęło przeciekać i zalało próbki wodą.

Rano cztery królowe unosiły się w wodzie, całkowicie zanurzone od ponad 12 godzin. Zgodnie z logiką, taki czas w wodzie powinien zakończyć się utonięciem. Spodziewano się martwych owadów. Tymczasem wszystkie okazały się w pełni żywe.

Przeczytaj również: Gąsienice procesyjne zagrażają psom dłużej. Wiosenne spacery już nie są bezpieczne

To nie był pojedynczy „cud przyrody”. Zespół postanowił sprawdzić, czy to przypadek, czy nowy element biologii trzmieli. Kolejne królowe wprowadzono w kontrolowane warunki hibernacji i celowo zanurzono w zimnej wodzie.

Po siedmiu dniach ciągłego przebywania pod wodą wciąż żyła zdecydowana większość królowych, a niektóre utrzymały się przy życiu przez osiem dni.

Co więcej, część owadów trzymanych cały ten czas na powietrzu miała gorsze wyniki przeżywalności niż te, które spędziły tydzień w wodzie. To wskazuje, że w trakcie hibernacji trzmiele uruchamiają specjalny tryb funkcjonowania, który paradoksalnie może lepiej „działać” w środowisku zalanym wodą niż na suchym powietrzu.

Przeczytaj również: Dlaczego pies patrzy na ciebie, gdy robi kupę? Wyjaśniają behawioryści

Trzy sprytne triki, dzięki którym trzmiel nie tonie

Naukowcy zmierzyli, ile tlenu zużywają królowe zanurzone w wodzie i jak dużo dwutlenku węgla wydalają. Wyniki pokazały jasno: owady nie przeżywają dzięki „wstrzymaniu oddechu”, tylko naprawdę wymieniają gazy oddechowe w środowisku wodnym.

1. Oddychanie przez pancerzyk

Ciało trzmiela pokrywa cienka, ale dość przepuszczalna warstwa chityny, czyli tzw. oskórek. W czasie hibernacji, kiedy metabolizm drastycznie zwalnia, ta powierzchnia wystarcza, by część tlenu rozpuszczonego w wodzie przedostała się bezpośrednio do tkanek.

To pasywne przenikanie – nie wymaga ruchu skrzydeł ani aktywnego pompowania powietrza, jak dzieje się latem podczas intensywnych lotów.

2. „Sztuczne skrzela” z włosków

Drugi mechanizm przypomina mikroskopijną maskę tlenową. Gęste włoski na ciele trzmiela zatrzymują cienką warstwę powietrza przy powierzchni skóry. Ta mikroskopijna „poduszka gazowa” tworzy strefę pośrednią między wodą a otworami oddechowymi (spirakulami).

W tej cienkiej warstwie zgromadzonego powietrza rozpuszczony w wodzie tlen wciąż się uzupełnia, a owad może spokojnie go wykorzystywać, jakby miał miniaturowe skrzela.

Taki mechanizm obserwowano wcześniej u niektórych owadów wodnych, ale u typowego owada lądowego, jak trzmiel, jest to duże zaskoczenie.

3. Skrajne oszczędzanie energii

Najważniejszy element układanki dotyczy tempa metabolizmu. W stanie spoczynku, przy kilku stopniach Celsjusza, hibernująca królowa produkuje określoną ilość dwutlenku węgla. Po całkowitym zanurzeniu ten parametr spada mniej więcej sześciokrotnie.

Oznacza to, że całe ciało przechodzi w tryb radykalnego „uśpienia”. Serce bije wolniej, komórki zużywają minimum energii, a potrzeby tlenowe spadają do poziomu, który da się pokryć wyłącznie z pasywnej wymiany gazowej przez pancerzyk i cienką warstwę powietrza między włoskami.

• bez wody – metabolizm jest niski, ale wciąż dość stabilny,
• pod wodą – metabolizm obniża się jeszcze bardziej,
• dzięki temu minimalny dopływ tlenu w zupełności wystarcza do przeżycia.

Co to oznacza w czasie gwałtownych ulew i zmian klimatu

Silniejsze i częstsze opady zimowe w Europie i Ameryce Północnej powodują, że gleba coraz częściej pozostaje długo nasiąknięta wodą. Dla królowych trzmieli, zakopanych na kilka miesięcy, oznacza to rosnące ryzyko regularnego zalewania ich kryjówek.

Umiejętność przeżycia tygodnia w zalanej komorze może więc działać jak swoista polisa ubezpieczeniowa. Tam, gdzie wcześniej populacje ginęłyby całkowicie po serii intensywnych deszczy, teraz przynajmniej część samic ma szansę dotrwać do wiosny, wyjść z ziemi i założyć nowe gniazda.

Przetrwanie królowej oznacza przetrwanie całej przyszłej kolonii, a co za tym idzie – tysięcy robotnic zapylających rośliny uprawne i dziką roślinność.

Trzmiele należą do kluczowych zapylaczy, zwłaszcza w chłodniejszym klimacie, gdzie pszczoły miodne radzą sobie gorzej przy niskich temperaturach. Ich zdolność adaptacji do ekstremalnych warunków glebowych może więc mieć realne znaczenie dla plonów i stabilności ekosystemów.

Niewiadome: ile jeszcze wytrzyma trzmiel i jakim kosztem

Badacze przyznają, że wciąż nie znają górnej granicy możliwości królowych. Eksperyment laboratoryjny zatrzymał się na ośmiu dniach, ale nie daje pewności, że to twarda bariera biologiczna. Równie dobrze może to być po prostu maksymalny czas, który zespół zdecydował się przetestować.

Pojawia się też inny znak zapytania: czy trzmiele są w stanie poradzić sobie z kilkoma epizodami zalania w jednej zimie? W naturze gleba może wielokrotnie wysychać i znów nasiąkać wodą. Kolejne „cykle tonięcia” mogą wyczerpywać rezerwy energetyczne znacznie szybciej niż jedno długie zalanie.

W czasie hibernacji królowe żyją wyłącznie z tłuszczu zgromadzonego jesienią. Każde dodatkowe obciążenie – także radykalna zmiana warunków, jak długotrwałe zalanie – przyspiesza spalanie zapasów. Może się więc okazać, że owad przeżyje zimowe powodzie, ale wiosną wyjdzie z ziemi tak osłabiony, że nie zdoła założyć silnej kolonii.

Co ta historia mówi o innych owadach i o nas samych

Wnioski z badań nad trzmielami mogą wykraczać poza jeden gatunek. Wiele owadów pożytecznych – dzikie pszczoły, niektóre muchówki czy chrząszcze – spędza zimę w glebie lub w ściółce w bardzo podobnych warunkach. Jeśli trzmiele potrafią tak skutecznie korzystać z tlenu rozpuszczonego w wodzie, istnieje spore prawdopodobieństwo, że inne gatunki też wykształciły podobne strategie.

Dla nauki to sygnał, że lądowe owady mogą mieć dużo większy potencjał adaptacyjny niż dotychczas zakładano. Dla ludzi odpowiedzialnych za ochronę przyrody to wskazówka, że sama obecność wody w zimowym siedlisku zapylaczy nie zawsze musi oznaczać katastrofę – choć ryzyko wciąż pozostaje realne.

Z punktu widzenia osób dbających o ogród czy działkę ta wiedza ma bardzo praktyczny wymiar. Warto jesienią zostawić w spokojnych, nieuprawianych fragmentach ogrodu choć trochę luźnej, niezalewanej gleby czy warstwę liści. Takie miejsca stają się strefą awaryjną dla królowych szukających bezpiecznej kryjówki na zimę, szczególnie tam, gdzie część terenu regularnie stoi w wodzie.

Ta opowieść o królowych trzmieli pokazuje też szerszą prawdę: wiele gatunków, które wydają się kruche i bezbronne, ma zaskakujące sposoby radzenia sobie z ekstremami środowiska. Zrozumienie tych mechanizmów pomaga lepiej planować ochronę przyrody, ale też uświadamia, jak bardzo złożona jest gra między klimatem, glebą, wodą i życiem, które próbuje się w tym wszystkim utrzymać.