Królowe trzmieli nie giną pod wodą. Dokonują tam cudu

Trzmiele kojarzą się przede wszystkim z zapylaniem kwiatów i głośnym brzęczeniem nad łąkami. Tymczasem nowe badania pokazują, że królowe tych owadów mają zaskakującą zdolność przetrwania w ekstremalnych warunkach. Jak opisują naukowcy w czasopiśmie "Proceedings of the Royal Society B", mogą one przeżyć nawet siedem dni całkowicie zanurzone pod wodą.

Ta umiejętność może być kluczowa dla ich przetrwania zimą. Królowe trzmieli spędzają bowiem od sześciu do dziewięciu miesięcy w stanie diapauzy, czyli biologicznego uśpienia przypominającego hibernację. W tym czasie ukrywają się w płytkich podziemnych kryjówkach. Podczas intensywnych opadów lub roztopów takie nory mogą zostać zalane.

"To naprawdę niezwykłe odkrycie" - mówi "New York Timesowi" Erin Treanore, biolog zajmująca się diapauzą trzmieli w Duke Farms, która nie brała udziału w badaniu. "Wiele badań nad diapauzą koncentrowało się na temperaturze lub suszy, ale bardzo rzadko analizowano wpływ zalania" - dodaje.

Historia odkrycia zaczęła się od przypadkowej pomyłki w laboratorium. Sabrina Rondeau z University of Guelph w Kanadzie badała wpływ pestycydów na trzmiele. Aby odtworzyć zimowe warunki, umieszczała królowe wypełnionych ziemią probówkach przechowywanych w lodówce.

Pewnego dnia zauważyła jednak, że część probówek wypełniła się wodą powstałą z kondensacji. Cztery królowe były całkowicie zanurzone. Ku zaskoczeniu badaczki owady wciąż żyły.

Rondeau postanowiła więc sprawdzić, czy był to przypadek. W eksperymencie wykorzystała ponad sto królowych gatunku Bombus impatiens, jednego z najpospolitszych trzmieli w Ameryce Północnej. Wyniki pierwszego badania, opublikowanego w 2024 r., pokazały, że owady mogą przetrwać pod wodą nawet tydzień. Nowa praca wyjaśnia, jak jest to możliwe.

Badacze wykorzystali specjalne komory laboratoryjne wyposażone w czujniki gazów. Dzięki nim mogli zmierzyć, czy zanurzone owady zużywają tlen i wydzielają dwutlenek węgla. Okazało się, że tak właśnie się dzieje. Nawet całkowicie zanurzone królowe trzmieli nadal pobierają niewielkie ilości tlenu z otoczenia.

Jednym z powodów, dla których jest to możliwe, jest bardzo niski metabolizm w czasie diapauzy. "Metabolizm królowej w tym okresie spada nawet o 99 proc." - wyjaśnia Charles-Antoine Darveau z Université de Montréal, główny autor badania. Gdy owady znajdują się pod wodą, tempo przemiany materii spada jeszcze bardziej.

Dodatkowo trzmiele częściowo wykorzystują oddychanie beztlenowe, czyli proces produkcji energii bez udziału tlenu. Podobny mechanizm zachodzi także w ludzkich mięśniach podczas bardzo intensywnego wysiłku, na przykład sprintu.

Naukowcy wciąż nie wiedzą dokładnie, w jaki sposób owady pobierają tlen z wody. Niektóre owady wodne wykorzystują do tego specjalne rurki oddechowe przypominające fajkę do nurkowania. Inne zabierają pod wodę pęcherzyk powietrza działający jak miniaturowa butla tlenowa.

Darveau podejrzewa, że w przypadku trzmieli może chodzić o tzw. fizyczne skrzela. Nie jest to organ, lecz cienka warstwa powietrza utrzymująca się wokół ciała owada. Pozwala ona na wymianę gazów między wodą a powietrzem.

Sam fakt, że taka adaptacja mogła się rozwinąć u trzmieli, nie jest jednak całkowicie zaskakujący. Najstarsze gatunki tych owadów pojawiły się prawdopodobnie 25-40 milionów lat temu, w okresie globalnego ochłodzenia klimatu.

Wiele z nich rozwijało się w chłodnych środowiskach arktycznych i górskich, gdzie częste były opady śniegu i wiosenne roztopy.

Dziś na świecie żyje około 250 gatunków trzmieli. Zdaniem Treanore zdolność przetrwania pod wodą może być wśród nich bardzo powszechna.

"To odkrycie otwiera zupełnie nowy kierunek badań nad zimowaniem trzmieli" - mówi biolog. Naukowcy przyznają, że wciąż wiedzą zaskakująco niewiele o tym, gdzie i w jakich warunkach królowe spędzają zimę. Wiele informacji pochodzi jedynie z przypadkowych obserwacji ogrodników i przyrodników.