Znajdź zawartość

Co sprawia, że niepozorna szarańcza, owad spokrewniony z konikiem polnym, staje się jednym z najpoważniejszych szkodników, żerujących w stadach, które śmiało można by nazwać gangami? Okazuje się, że kluczem do tej odmiany jest... serotonina, zwana niekiedy "hormonem szczęścia". Zrozumienie fizjologii owadów z rodziny szarańczowatych (Acrididae) jest niezwykle istotne praktycznie dla całego świata - wywołane przez nie gigantyczne szkody w rolnictwie dotykają przecież wszystkich. Najistotniejszym z gatunków wydaje się być szarańcza pustynna (Schistocerca gregaria): w jej zasięgu znajduje się aż 20% lądów Ziemi, a ich największe stada, zdolne do pustoszenia całej roślinności na zaatakowanym obszarze, miewają niekiedy po kilka kilometrów długości. Gromadzenie się szarańczy w stada jest naturalną konsekwencją niedostatku pożywienia, prowadzącego do wspólnego żerowania na nielicznych stanowiskach mogących zaoferować jakikolwiek pokarm. Wcześniejsze badania wskazywały, że zwierzęta te wykazują tendencję do łączenia się w grupy, gdy dochodzi między nimi do kontaktu fizycznego (mówiąc dokładniej, zjawisko to jest efektem pocierania tylnych odnóży oraz widoku i zapachu towarzyszy), lecz nie było jasne, jaki czynnik wywołuje takie zachowanie. Najnowsze studium, przeprowadzone przez zespół badaczy z uniwersytetów w Cambridge oraz Oxfordzie, wykazały, że w organizmach szarańczy żyjących w stadach znajduje się aż trzykrotnie więcej jednego z neuroprzekaźników, serotoniny, niż w ciałach osobników preferujących spokojne życie w samotności. Podążając tym tropem, naukowcy udowodnili także, że drażnienie odnóży insektów powoduje zwiększenie stężenia serotoniny, zaś ta sama czynność połączona z podaniem związków hamujących efekt działania neuroprzekaźnika nie powoduje transformacji z formy spokojnej do stadnej. Ostatecznym dowodem na potwierdzenie postawionej hipotezy było wstrzyknięcie samego neuroprzekaźnika, który powodował szybką zmianę zachowań szkodnika. Dokonane odkrycie nie dostarcza co prawda gotowego rozwiązania problemu inwazji szarańczy, lecz otwiera obiecującą drogę poszukiwania metod ich zwalczania. Angielscy eksperci są przekonani, że manipulowanie poziomem serotoniny w organizmach insektów i wymuszenie na nich samotniczego trybu życia mogłoby znacząco poprawić skuteczność ochrony upraw. O swoim odkryciu informują szerzej na łamach magazynu Science.

Istnieją setki gatunków owadów zdolnych do życia pod wodą. Naukowcy wiedzą o tym od dawna, lecz dotychczas nie wiadomo było, jaki czynnik umożliwia im pozostawanie przez długi czas pod powierzchnią bez potrzeby wynurzania się. Badanie wykonane przez naukowca z Uniwersytetu Alberta rzuca nowe światło na ten fenomen. Studium, prowadzone przez pracującego na kanadyjskiej uczelni prof. Morrisa Flynna, doprowadziło do odkrycia nieznanych dotąd właściwości woskowatej powłoki ciała niektórych insektów. U części z nich warstwa ta, silnie ograniczająca przenikanie wody, jest wytwarzana w taki sposób, że po uwolnieniu z organizmu spoczywa na powierzchni warstwy włosków. Powstaje w ten sposób pęcherz powietrza, zwany przez entomologów (specjalistów zajmujących się badaniem owadów) plastronem, pozwalający zwierzęciu na przebywanie pod wodą przez bardzo długi czas. Właściwości plastronu pozwalają nie tylko na przechowywanie zapasu powietrza. Jego unikalna struktura ułatwia dodatkowo wymianę gazową między wnętrzem pęcherza i otaczającą wodą, polegającą na pobieraniu rozpuszczonego w wodzie tlenu i wydzielaniu dwutlenku węgla do otoczenia. Niezwykła struktura przypomina więc nieco płuco, w którym rolę półprzepuszczalnej błony pełnią komórki nabłonka. Co ciekawe, insekt jest w stanie przeżyć wyłącznie w wodzie o określonej głębokości. Jak tłumaczy Flynn, im ciaśniej ułożone są włoski, tym większy nacisk może wytrzymać pęcherzyk zanim się zapadnie. Nie oznacza to jednak, że w płytkiej wodzie wymiana gazowa zachodzi optymalnie. Okazuje się bowiem, że przy niższym nacisku z zewnątrz bąbel gazu nadmiernie rośnie i jego kształt przybliża się do kształtu kuli, co utrudnia przepływ gazów pomiędzy ciałem insekta i otoczeniem. Trzeba przyznać, że zdolności owadów budzą podziw. Wiele z nich jest zdolnych do zanurkowania nawet na głębokość trzydziestu metrów i pozostanie tam przez długi czas, często nawet przez znaczną część życia. Dla porównania, większość ludzi jest w stanie zejść samodzielnie zaledwie kilka metrów pod powierzchnię.

Holenderska ekolog Roxina Soler wraz ze swoim zespołem odkryła nieznany dotąd sposób komunikacji wśród owadów. Naukowcy zauważyli, że roślinożerne insekty używają liści drzew niczym telefonu. Wymiana informacji zachodzi pomiędzy owadami żyjącymi nad ziemią oraz ich latającymi krewniakami. Szkodniki żyjące nad ziemią oraz pod jej powierzchnią unikają wzajemnej konkurencji przy wyborze rośliny, na której chcą się osiedlić i żywić. Aby to sobie zapewnić, żyjące pod ziemią zwierzęta wydzielają do soków rośliny substancje informacyjne, które następnie wraz z wodą przemieszczają się w górę pędu, napędzane siłą zasysającą wytworzoną przez parowanie wody z liści. Kiedy latający insekt poczuje obecność określonej substancji w sokach rośliny lub w otaczającym ją powietrzu (substancja informacyjna jest związkiem lotnym), szuka innego żywiciela. W ten sposób możliwe jest "przesłanie" informacji pomiędzy dwoma organizmami, które w normalnych okolicznościach nie mają ze sobą nawet kontaktu wzrokowego. Odkrycie pani Soler jest wyjaśnieniem dokonanej kilka lat wcześniej obserwacji. Zauważono wówczas, że szkodniki nad- i podziemne z powodu nieznanych wówczas interakcji unikają bytowania na jednej roślinie. Zespół odkrył także, że jeśli już dojdzie do takiej sytuacji, jest ona wyraźnie niekorzystna dla obu stron. W związku z tym system "telefoniczny" powstał najprawdopodobniej w drodze selekcji naturalnej - osobniki, które go wykształciły i w ten sposób unikały niepotrzebnej konkurencji, radziły sobie znacznie lepiej w środowisku. Przy okazji odkryto jeszcze jedną ciekawą zależność. Zauważono bowiem, że całą tę subtelną komunikację "podsłuchuje" pewien gatunek pasożytniczych pszczół, które składają jaja w ciałach owadów żerujących na liściach. Jeżeli taka pszczoła przelatuje obok rośliny i wyczuwa zapach wytwarzany przez szkodnika korzeni, wtedy wie, że nie może liczyć na obecność żywiciela i porzuca dane miejsce, szukając kolejnego. Badacze przypuszczają, że proces komunikacji z wykorzystaniem roślin może być bardziej rozpowszechniony w naturze, niż się nam wydaje. Weryfikacja tej teorii wymaga jednak dalszych badań.