Owady zapylające, w tym te najbardziej rozpoznawalne - pszczoły - korzystają 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, o którym piszą dr Zuzanna Filipiak i dr Michał Filipiak z Instytutu Nauk o Środowisku UJ.

Pyłek jest złożony z wielu organicznych substancji, takich jak charakterystyczne cukry, tłuszcze, białka, witaminy czy aminokwasy. 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. Tak więc zmienne substancje organiczne są zbudowane z niezmiennych cegiełek – atomów specyficznych pierwiastków. 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?

Podejrzewamy, że nie. I ma to niebagatelne znaczenie praktyczne.

Z dużym prawdopodobieństwem pyłek kwiatowy produkowany przez różne gatunki roślin dostarcza atomów rozmaitych pierwiastków w niejednakowych proporcjach. Te proporcje często są dla pszczoły nieodpowiednie. To właśnie badamy. Podczas wzrostu i rozwoju pszczoła dysponuje jedynie materiałem budulcowym oferowanym przez środowisko, często zawierającym nadmiar kilku pierwiastków, podczas gdy inne występują w niedoborze. Mając to na uwadze, porównaliśmy efekty odżywiania się pyłkiem ubogim w trzy kluczowe pierwiastki (Na, K oraz Zn) oraz tym samym pyłkiem wzbogaconym w sole tych pierwiastków. Okazało się, że niedobór tych pierwiastków działa negatywnie na rozwój i wzrost pszczoły doprowadzając do wysokiej śmiertelności, zmniejszenia masy lub do niedorozwoju kokonu.

Wystąpienie konkretnego efektu zależy od pierwiastka oraz od płci pszczoły. Badanie przeprowadziliśmy w laboratorium, gdzie mogliśmy dokładnie kontrolować wszystkie czynniki środowiskowe w taki sposób, aby mieć pewność, że obserwowane negatywne efekty rzeczywiście są skutkiem źle zbilansowanej diety, a nie dodatkowych, niekontrolowanych czynników. Te efekty mają przełożenie na naturalne populacje pszczół – tam również niedobór Na, K i Zn w pyłku będzie skutkował zwiększoną śmiertelnością, małymi rozmiarami i niedorozwiniętymi kokonami, które nie będą chronić pszczół. Ma to znaczenie dla funkcjonowania całych populacji dzikich pszczół, bo kondycja i zdrowie każdego pojedynczego osobnika przekłada się na rozwój lub zanik populacji.  

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. Jedną z bezpośrednich przyczyn 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 dzikich pszczół jest ważną informacją, którą można wykorzystać w praktyce, w działaniach poprawiających bazę pokarmową pszczół. 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 zadbać o odpowiednią jakość  pokarmu dla larw pszczół na terenach wykorzystywanych przez człowieka lub tam, gdzie zanikają gatunki roślin produkujące pyłek wysokiej jakości.

Dr Michał Filipiak, Dr Zuzanna Filipiak

Instytut Nauk o Środowisku UJ

Projekt sfinansowany z grantu Narodowego Centrum Nauki 2016/21/B/NZ8/0031.

Publikacja: Filipiak, et al. “The Scarcity of Specific Nutrients in Wild Bee Larval Food Negatively Influences Certain Life History Traits” Biology (2021)