Nowe odkrycia

JAKUB JAROŃSKI

Skrzydlaty „staw” żądłówek

Niezwykła zdolność pszczół do lotu wynika przede wszystkim z tego, że zostały wyposażone w dwie pary skrzydeł. W czym tkwi tajemnica ich niezwykłego funkcjonowania podczas lotu pszczoły, a także spoczynku, kiedy to zostają złożone? Okazuje się, że skrzydła połączone są ze sobą za pomocą bardzo skomplikowanego synchronicznego mechanizmu sprzęgania skrzydło–skrzydło. Składa się on z rzędów zaczepów oraz zrolowanej membrany, działających jak wielofunkcyjny staw sprężynujący. Wytrzymuje nie tylko olbrzymie siły aerodynamiczne podczas lotu, ale także bezawaryjnie poddaje się olbrzymiemu naprężeniu i tarciom, np. Podczas przypadkowych kolizji. Skrzydła, co zaskakujące, w każdej z tych sytuacji przez cały czas pozostają ze sobą połączone. Pozornie delikatne, malutkie zaczepy, podczas synchronicznej pracy nieustannie przenoszą duże, jak na owada, siły z jednego skrzydła na drugie. W jaki sposób są radzą sobie z tak niezwykłymi wyzwaniami? 
To zagadnienie nurtowało naukowców z Iranu, którzy po raz pierwszy w historii dokonali systematycznych badań lotnych mechanizmów sprzęgających u owadów błonkoskrzydłych. Punktem wyjścia była hipoteza, że skomplikowany układ, pełniący funkcję sprężystego „stawu” łączącego skrzydła, uległ morfologicznym adaptacjom do sił, jakim jest poddawany. Aby to sprawdzić, naukowcy przeanalizowali budowę dziewięciu różnych gatunków żądłówek: pszczół, os i grzebaczy, w tym robotnic, trutni i matki pszczoły miodnej. 
Na podstawie badań stwierdzono, że biomechanika łączenia jest zależna od gatunku żądłówek. Najkrótszy mechanizm łączący znajdziemy u os społecznych – 2,06 mm, a najdłuższy – u pewnych grzebaczy (Sphex pensylvanicus). Ponadto te części skrzydeł mają różne kształty: bywają mniej lub bardziej wydłużone, płaskie, zakrzywione lub ostro zakończone. Różne jest także ich ułożenie względem siebie. Zastosowanie nowoczesnych technik badawczych (m.in. Mikroskopii elektronowej i laserowej) umożliwiło zbudowanie wirtualnych trójwymiarowych modeli skrzydeł i obserwowanie ich działania w odmiennych warunkach. Uznano, że za sprężystość sprzężonych skrzydeł odpowiada miękka łata u podstawy zaczepów, oraz przytrzymująca ją żyłka, która w pewnym zakresie może swobodnie się obracać. Badacze odkryli także asymetryczne działanie tego mechanizmu na osi skrzydeł przy ruchu: góra – dół. Ten wielofunkcyjny „staw” ma ograniczone możliwości synchronicznego przemieszczenia się skrzydeł przednich i tylnych względem siebie. Zaczepy w środku skrzydeł różnią się od zaczepów na końcach skrzydeł. Odkryto także, że „staw” jest w stanie wytrzymać siłę 180 razy większą od wagi pszczoły i 40 razy większą od sił aerodynamicznych, jakim pszczoła poddawana jest podczas lotu. Skąd taka – wydawałoby się – nadmierna wytrzymałość? Otóż, wiadomo, że w ciągu życia owad w locie narażony jest na nieustające kolizje (nawet kilka tysięcy). Wynik badania wskazuje zatem, że wytrzymałość połączenia skrzydeł jest wymogiem adaptacyjnym (cechą dostosowawczą) i służy utrzymaniu ich w powietrzu nie tylko podczas typowych lotów, ale także w nieoczekiwanych sytuacjach. Zainspirowani własnym odkryciem, irańscy naukowcy, skonstruowali sztuczny staw, zdolny do zamykania i otwierania się, ale jednocześnie obracania i przesuwania (w pewnym zakresie) względem siebie. Mechanizm działania wielofunkcyjnych stawów żądłówek wykorzystali następnie w projekcie maszynki do golenia. Być może odkrycie to zaowocuje także w bioinżynierii i biomechanice.
S. H. Eraghi, A. Toofani, A. Khaheshi, M. Khorsandi, A. Darvizeh, S. Gorb, H. Rajabi, 
Wing Coupling in Bees and Wasps: From the Underlying Science to Bioinspired Engineering, „Advanced Science” 8/2021, 2004383. Https://doi.org/10.1002/advs.202004383 

Konopie i pszczoły

Potrzeba poszukiwania nowych metod poprawy zdrowia zapylaczy skłoniła naukowców UP w Lublinie do badań laboratoryjnych dotyczących wpływu ekstraktu z konopi na pszczoły. Jednodniowe robotnice pszczoły miodnej podgatunku krainki umieszczono w klateczkach, które podzielono na trzy grupy. Pierwszą karmiono syropem cukrowym (1:1) z dodatkiem niewielkiej ilości ekstraktu z konopi. Pszczołom w grupie drugiej podawano syrop oraz ekstrakt z konopi, którym nasączono paski z bawełny. Grupą kontrolną były pszczoły karmione syropem cukrowym (1:1). Po dwóch oraz siedmiu dniach od rozpoczęcia testu pszczołom pobrano hemolimfę, w której określono stężenie białek, aktywność proteaz (enzymy rozkładające białka, w tym białka patogenów) i ich inhibitorów, oraz stężenie mocznika, glukozy i kilku innych substancji (biomarkerów). Co się okazało? Podobnie jak w przypadku innych owadów, potwierdzono pozytywny wpływ ekstraktu z konopi na układ odpornościowy pszczoły miodnej. Przy czym działanie substancji aktywnych okazało się skuteczniejsze w przypadku ekstraktu zmieszanego z syropem niż w postaci pasków. Zdaniem naukowców suplementacja w odpowiednich dawkach mogłaby pomóc w stymulacji odporności pszczół w ich walce z najbardziej powszechnymi patogenami.
P. Skowronek, Ł. Wójcik, A. Strachecka, Cannabis Extract Has a Positive – Immunostimulating Effect through Proteolytic System and Metabolic Compounds of Honey Bee (Apis mellifera) Workers, „Animals 2021”, 11/2190, https://doi.org/10.3390/ani1108219

 

 

„Pszczelarstwo” - wiedza i doświadczenie.
Zrób z tego pożytek!

 ZAMÓW PRENUMERATĘ