To im umožňuje prežiť nebezpečenstvá, ako je napríklad zaplavenie hniezda.
Čmelie kráľovné zvládnu byť pod hladinou vody aj viac ako týždeň. Zdroj: iStock/Nataliia Dubnytska
V roku 2024 vedci zistili, že čmelie kráľovné dokážu dýchať pod hladinou, kde prežili viac ako týždeň. Teraz najnovšia štúdia uverejnená v časopise The Royal Society Publishing predstavuje, ako sa to vôbec dá. Čmeliaky sú schopné získavať kyslík z vody okolo seba, čo im doslova umožňuje dočasne dýchať vo vode.
Ide o súbor zručností, ktoré čmelím kráľovnám pomôžu prekonať životné nástrahy, ako je napríklad zaplavenie hniezda. Tento objav naznačuje, že niektoré druhy sú odolné proti extrémnym podmienkam prostredia.
Každú zimu niektoré druhy hmyzu prezimujú v období pozastaveného vývoja a metabolizmu, ktoré je známe ako diapauza. Pre niektoré čmelie kráľovné to znamená nájsť bezpečnú a útulnú noru, usadiť sa v nej a uložiť sa na zimný spánok. Nory však nie sú vždy bezpečné a útulné. Podzemné úkryty môžu byť náchylné na zaplavenie a čmeliak v diapauze je príliš pomalý na to, aby reagoval tak rýchlo, ako si to vyžaduje núdzová situácia.
Organizmus sa spomalí a klesne aj spotreba energie
Poveternostné javy, ako sú napríklad silné dažde, topenie snehu a stúpajúca hladina podzemnej vody, môžu zaplaviť čmelie nory. Sú nepredvídateľné a predstavujú pre ne obrovské riziko. Týmto nepriaznivým podmienkam sa prispôsobil jeden severoamerický druh čmeliakov Bombus impatiens, ktorý sa vyskytuje vo východnej oblasti lesov mierneho pásma na východe Spojených štátov amerických, južnej Kanady a na východe Veľkých planín.
Pozrite si
V roku 2024 vedci zistili, že kráľovné druhu Bombus impatiens vykazujú vysokú mieru prežitia aj po týždňovom ponorení sa vo vode – približne 90 percent. Teraz sa konečne dozvedáme, ako sa to dá. Vo vode dokážu dýchať a ich metabolizmus je prispôsobený podmienkam vo vode. Okrem toho vo vode vykonávajú minimum metabolickej aktivity.
V laboratórnych experimentoch na desiatkach kráľovien v zimnej diapauze výskumníci ponorili tento hmyz do studenej vody a sledovali jeho metabolizmus a správanie. Kľúčom k prežitiu je spomínaná diapauza, počas ktorej sa organizmus výrazne spomalí a spotreba energie klesne na minimum. Telo tak nepotrebuje toľko kyslíka ako počas aktívnych mesiacov, čo je pri pobyte pod hladinou rozhodujúce.
Čmelie kráľovné pod vodou dýchali a dôkazom sú malé množstvá oxidu uhličitého. To naznačuje, že nezadržiavali dych. Hoci hmyz zostával takmer nehybný, organizmus stále pracoval v úspornom režime. Zároveň si čmelie kráľovné pomáhajú aj anaeróbnym metabolizmom, teda spôsobom získavania energie bez prítomnosti kyslíka. Tento záložný mechanizmus im umožňuje preklenúť obdobie, keď je kyslíka nedostatok.
Ponorenie sa je dočasnou záťažou
Len čo výskumníci vybrali čmelie kráľovné z vody, metabolizmus hmyzu sa na niekoľko dní nabudil. Začal napríklad odbúravať látky nahromadené pri nízkokyslíkovej hibernácii, najmä laktát. Keď telo nedokáže získať dostatok kyslíka, bunky prejdú na metabolický proces, ktorý produkuje energiu bez kyslíka. Laktát je vedľajším produktom anaeróbneho metabolizmu.
Zaujímavosťou je, že približne po týždni sa metabolické hodnoty vrátili na úroveň typickú pre diapauzu. To naznačuje, že ponorenie sa pod hladinu predstavuje pre kráľovné síce veľkú, no iba dočasnú záťaž. Diapauza už sama osebe znižuje metabolizmus kráľovien o viac ako 95 percent. Existencia vo vode ho znižuje ešte viac.
Na súši v období diapauzy čmeliaky produkovali približne 15,42 mikrolitra oxidu uhličitého za hodinu na gram telesnej hmotnosti. Po ôsmich dňoch pod vodou táto produkcia klesla na 2,35 mikrolitra, čo je približne šestina pôvodnej hodnoty.
Tieto procesy umožňujú kráľovnám prijímať kyslík z okolitej vody a zároveň udržať svoju energetickú spotrebu na extrémne nízkej úrovni. Ide o veľmi šikovný trik, hoci vedci stále nevedia, ako presne sa táto výmena plynov odohráva. Domnievajú sa, že kráľovné využívajú fyzické žiabre, tenkú vrstvu zachyteného vzduchu na tele čmeliaka. Podobný princíp využívajú niektoré vodné druhy hmyzu, ktorým takáto „vzduchová zásoba“ pomáha prežiť pod hladinou.
Ďalšou alternatívou je aj špecifické štetinaté ochlpenie čmeliakov, pod ktorým sa drobná vrstva vzduchu udrží dlhšie. Tieto domnienky však zatiaľ neboli potvrdené.
Zdroje: iNaturalist, Science Alert
(RR)
