Szkoła pszczelego tańca

Rodzina pszczół miodnych jest świetnie zorganizowaną społecznością. W szczycie sezonu może liczyć nawet 80 tysięcy robotnic. Zadania, jakimi zajmuje się każda z nich, zależą nie tylko od potrzeb w danej chwili, ale również od wieku i kondycji samej pszczoły. Te młode i zdrowe pracują w gnieździe, poświęcając się karmieniu potomstwa i opiece nad królową. Nieco starsze biorą udział w produkcji miodu, budowie plastrów czy pilnowaniu wejścia do gniazda, a najstarsze lub w słabej kondycji, mające przed sobą już stosunkowo niewiele życia, wylatują z gniazda po pokarm. Z powodu pełnionej funkcji nazywa się je zbieraczkami. Jeśli któraś z nich natrafi na źródło wartościowego pokarmu, po powrocie do gniazda może poinformować swoje siostry, gdzie się ono znajduje.

Leć w stronę słońca

Sposób, w jaki przekazywane są te informacje, jest wyjątkowy dla pszczoły miodnej i jej (niewystępujących w Polsce) krewnych z rodzaju Apis. Za jego rozszyfrowanie austriacki etolog Karl von Frisch dostał w 1973 r. Nagrodę Nobla. Taniec pszczół, bo o nim mowa, jest swego rodzaju językiem, posiadającym własne reguły.

Tancerka biega po plastrze, zakreślając figurę przypominającą ósemkę: biegnie po linii prostej, po czym skręca w prawo lub w lewo (na przemian raz w jedną, raz w drugą stronę), wraca po półokręgu na miejsce startu i zaczyna od nowa. Najważniejszym elementem jest bieg po prostym odcinku. Jego pokonywaniu towarzyszy wymachiwanie na boki odwłokiem i wibrowanie skrzydełkami. Odległość, którą tancerka wtedy pokonuje, jest proporcjonalna do dystansu między ulem a źródłem pokarmu. Kierunek, w którym należy lecieć, jest z kolei kodowany w odniesieniu do położenia słońca nad horyzontem. Plastry w pszczelim gnieździe – czy to ulu, czy dziupli – są ustawione pionowo. W czasie tańca taki plaster staje się mapą, na której słońce jest położone u góry.

Jeśli tancerka przebiega prosty odcinek pionowo w górę, oznacza to, że po wylocie z gniazda należy kierować się w stronę słońca. Jeśli biegnie w dół – trzeba lecieć w przeciwną stronę. Jeśli biega pod pewnym kątem względem pionu, to ten sam kąt trzeba utrzymywać względem linii łączącej gniazdo z położeniem słońca nad horyzontem. Im bardziej atrakcyjny jest reklamowany pokarm, tym szybciej i dłużej taniec jest wykonywany.

Położenie słońca na niebie zmienia się z czasem, jednak i z tym pszczoły potrafią sobie poradzić. Długo tańcząca robotnica zmienia kąt swego ruchu tak, by odwzorować wędrówkę słońca po niebie. Dzięki temu informacje o kierunku są przez cały czas aktualne. Jest to możliwe dzięki wewnętrznemu zegarowi biologicznemu pszczoły, gdyż nie widzi ona położenia słońca we wnętrzu gniazda – panuje tam ciemność. Z tego samego powodu pszczoły obserwujące tancerkę nie mogą liczyć na wzrok, jednak mogą użyć innych zmysłów. Podążają za tancerką, dotykają jej czułkami oraz odbierają wydawane przez nią dźwięki, drgania plastra i zapach przyniesionego pokarmu. Jeśli na podstawie uzyskanych informacji uznają, że reklamowane źródło pokarmu rzeczywiście jest atrakcyjne, same wybierają się we wskazane miejsce.

Program do zmiany

Już wcześniej było wiadomo, że umiejętność tańca pszczelego jest kodowana genetycznie. Różne linie pszczół miodnych mogą mieć swoje dialekty, a różnice pomiędzy nimi utrzymują się nawet wtedy, kiedy robotnice są wychowywane w innej rodzinie – tańczą wtedy w sposób charakterystyczny dla swojej macierzystej kolonii, a nie dla tej, w której się wychowały. Shihao Dong i Tao Lin z Chińskiej Akademii Nauk z zespołem zadali sobie jednak pytanie, czy taniec to zdolność całkowicie wrodzona, czy może jej bezbłędne opanowanie przez młodą robotnicę wymaga nauki. W świecie owadów znane są zarówno przykłady zachowań ściśle zaprogramowanych genetycznie, jak i takich o wiele bardziej plastycznych.

Posiadanie wrodzonego „programu postępowania” ma tę zaletę, że zwierzę nie jest uzależnione od spotykania się z innymi, bardziej doświadczonymi osobnikami, od których mogłoby się uczyć. Biorąc pod uwagę to, jak rzadkie jest wychowywanie potomstwa czy życie społeczne u owadów (nawet wśród pszczół większość gatunków żyje samotniczo), nie ma nic dziwnego w tym, że przychodzą one na świat wyposażone w instynkty, które pozwalają im samodzielnie sobie poradzić. Ale nie oznacza to, że nie są one w stanie się uczyć i funkcjonują niczym bezwolne, zaprogramowane maszyny.

Owad może być wyposażony w instrukcje, jak postępować w danej sytuacji, ale w razie potrzeby dostosowywać się do panujących warunków. Lars ­Chittka w książce „Pszczoły” (której polskie wydanie właśnie ma premierę) wspomina o starym eksperymencie, wyraźnie pokazującym tę plastyczność.

Jean-Henri Fabre, żyjący na przełomie XIX i XX w. entomolog, badał pewien gatunek nęka (Sphex) polującego na świerszcze. Nęki to drapieżne błonkówki, które kopią norki w ziemi i znoszą do nich upolowane bezkręgowce jako pokarm dla larw. Kiedy samica obserwowanego przez Fabrego gatunku przylatywała do swojej norki ze zdobyczą, najpierw kładła ją przed wejściem i wchodziła do środka, prawdopodobnie po to, by sprawdzić, czy wewnątrz wszystko jest w porządku. Następnie, upewniwszy się, że w gnieździe nie ma żadnego intruza, wracała po świerszcza i wciągała go do środka.

Fabre przesuwał świerszcza kawałek od norki w momencie, kiedy samica była pod ziemią, i obserwował jej reakcje. Początkowo przyciągała ona świerszcza z powrotem, po czym znów wchodziła pod ziemię. W tym czasie badacz ponownie przesuwał zdobycz i cała sytuacja się powtarzała. Jednak po kilku takich wydarzeniach nęk odstępował od swojej rutyny i od razu wciągał świerszcza do norki, tak że Fabre nie mógł mu go po raz kolejny zabrać.

Zachowanie, które początkowo wydawało się ściśle wykonywanym programem, zostało zmienione na potrzeby chwili.

Owad dobrze wychowany

U owadów społecznych, takich jak pszczoła miodna czy trzmiele, kontakty międzyosobnicze zdarzają się oczywiście znacznie częściej niż u gatunków prowadzących samotniczy tryb życia. Młode pszczoły wychowywane są przez swoje starsze siostry i mają stałą styczność z doświadczonymi członkiniami kolonii. W takich warunkach komunikacja i uczenie się od siebie nawzajem stają się realną opcją.

I rzeczywiście, udowodniono eksperymentalnie, że trzmiele potrafią uczyć się nowych zachowań, podpatrując swoich pobratymców. Pokazano to nie tylko w sytuacjach imitujących warunki naturalne (trzmiele uczyły się od siebie nawzajem, do którego przypominającego kwiat karmnika warto lecieć po pokarm). Również kiedy trzmiele były postawione przed zadaniem zupełnie nowym i niespotykanym w naturze, takim jak konieczność pociągnięcia za sznurek czy popchnięcia dźwigni, by otrzymać nagrodę, z sukcesem podpatrywały inne osobniki, by później lepiej radzić sobie z zadaniem. Z tego powodu przypuszczenia badaczy, że opanowanie sztuki pszczelego tańca może wymagać kontaktu z bardziej doświadczonymi tancerkami, były uzasadnione.

W badaniach przeprowadzonych w Kunming w Chinach, Dong i Lin z zespołem stworzyli eksperymentalne kolonie złożone z robotnic w tym samym wieku. Pszczoły były obserwowane od pierwszego dnia swojego życia. Mimo że nie miały kontaktu ze starszymi robotnicami (ponieważ w gnieździe żadnych nie było), w wieku około dziewięciu dni zaczęły tańczyć. Te pierwsze próby zostały nagrane przez badaczy, a nagrania przeanalizowane. Dla porównania nagrano również tańce wykonywane 20 dni później. Pszczoły miały już wtedy większe doświadczenie, jednak wynikało ono ­jedynie z praktyki oraz interakcji z równie (nie)doświadczonymi siostrami.

Jako grupę kontrolną do eksperymentu wybrano rodziny pszczele, w ­których znajdowały się pszczoły w różnym wieku, tak jak to ma miejsce w normalnych rodzinach. Tutaj również obserwacjom poddano grupę młodych pszczół (oznakowanych kolorowym markerem na tułowiu, żeby można było je rozpoznać) od ich pierwszego dnia życia i analizowano ich pierwsze oraz ­późniejsze tańce. Pszczoły te, w przeciwieństwie do tych z eksperymentalnych kolonii, miały stały kontakt ze starszymi siostrami i możliwość przyglądania się ich tańcom, nawet zanim jeszcze rozpoczęły wykonywanie własnych. Wszystkie kolonie były uczone przylatywania do karmnika ustawionego w tej samej odległości od ula, tak by różnic w tańcu nie można było przypisać temu, że pszczoły komunikowały różne lokalizacje.

Grupa pszczół, które nie miały możliwości uczenia się od starszych sióstr, w czasie swoich pierwszych tańców popełniała większe błędy w pokazywaniu kierunku niż 20 dni później. Robotnice z kolonii kontrolnych natomiast już na początku radziły sobie na podobnym poziomie jak doświadczone tancerki. Pszczoły z grupy eksperymentalnej miały również większy problem niż kontrolne z prawidłowym zasygnalizowaniem odległości od ula do pokarmu, i ta umiejętność, w przeciwieństwie do określania kierunku, nie poprawiała się u nich wraz z wiekiem. Świadczy to o tym, że do prawidłowego określania odległości konieczne było podpatrywanie bardziej doświadczonych tancerek, a brak tej możliwości był stratą nie do nadrobienia w późniejszym czasie.

Czy to język?

Wyniki tego eksperymentu, opublikowane w marcu w „Science”, pokazują, że pszczeli taniec jest tylko częściowo umiejętnością wrodzoną. Młode robotnice pozbawione możliwości nauki wprawdzie zaczęły tańczyć w odpowiednim wieku, popełniały jednak wiele błędów. Część z nich została wyeliminowana dzięki ćwiczeniom, jednak niektórych nie udało się pszczołom poprawić. Tymczasem robotnice wychowywane w normalnych warunkach, mogące obserwować dobrze wykształcone tańce, już na początku radziły sobie lepiej, unikając tym samym etapu żmudnej nauki metodą prób i błędów.

Konieczność uczenia się od innych osobników to kolejna, obok występowania gramatyki (reguł tańca), cecha systemu komunikacji pszczół, który upodabnia go do naszego.

Dla kogoś nieznającego danego języka wypowiadane w nim słowa będą nic nieznaczącymi dźwiękami, podczas gdy dla rozumiejącego je odbiorcy będą stanowić symbol przedmiotów, czynności i innych elementów rzeczywistego świata. Bieg pszczoły po plastrze, połączony z wymachiwaniem odwłokiem i poruszaniem skrzydłami, przed odkryciami von Frischa nic dla nas nie znaczył, podczas gdy dla innych pszczół niósł mnóstwo informacji na temat świata (źródeł pokarmu w otoczeniu ich gniazda). A skoro także pszczoły uczą się swojego tańca, to znaczy, że nie jest to dla nich wiedza całkowicie wrodzona i genetycznie zdeterminowana.

My, ludzie, rodzimy się z predyspozycjami do nauki języka, jednak bez kontaktu z osobami posługującymi się nim płynnie nie bylibyśmy w stanie zacząć mówić. Małe dziecko najpierw gaworzy, wydając niezrozumiałe i niezbyt jeszcze przypominające mowę dźwięki. Z czasem pojawia się coraz więcej czystych głosek i sylab, a w końcu również powstają wyrazy i zdania. Stopniowo wypowiedzi stają się coraz bardziej skomplikowane, poprawne gramatycznie i bogate w słownictwo.

Naukę ludzkiej mowy porównuje się często z nauką śpiewu u ptaków. Młode samce nie od razu śpiewają tak jak doświadczone ptaki. Kiedy zaczynają podśpiewywać, ich piosenki brzmią inaczej, zawierają pewne elementy niewystępujące w „dorosłych” pieśniach, innych z kolei im brakuje. Z czasem to ptasie „gaworzenie” rozwija się i stopniowo osiąga swoją ostateczną formę. W tym procesie ważna jest nauka od bardziej doświadczonych śpiewaków bądź otrzymywanie informacji zwrotnej od przysłuchujących się samic.

Już podobieństwa między komunikacją ptaków i ludzi mogą zaskakiwać, tymczasem pszczoły są jeszcze bardziej odległe ewolucyjnie – ostatniego wspólnego przodka bezkręgowce i kręgowce miały przeszło 500 mln lat temu. Przyroda lubi się jednak powtarzać: pewne rozwiązania mogą w niej wielokrotnie powstawać niezależnie i się utrzymywać, jeśli tylko skutecznie pomagają w przetrwaniu. ©