Θανάτωση μέσω ασφυξίας. Οι κυπριακές μέλισσες αντιμετωπίζουν τις ανατολίτικες σφήκες

Τίτλος πρωτότυπου άρθρου: "Smothered to death. Hornets asphyxiated by honeybees"

Δημοσιεύθηκε στο: Current Biology (2007 - 17:R795-796)

Η κυπριακή φυλή μελισσών Apis mellifera cypria, μέσα από τις χιλιετίες προσαρμογής της στο ιδιαίτερο εδαφοκλιματολογικό περιβάλλον του νησιού, έχει αναπτύξει μια ιδιαίτερα αποτελεσματική αμυντική συμπεριφορά, απέναντι στους εχθρούς που την απειλούν.
Ως κυριότερος εχθρός της κυπριακής μέλισσας εμφανίζεται η Ανατολίτικη σφήκα Vespa orientalis. Η συγκεκριμένη σφήκα, εκτός από την Κύπρο, βρίσκεται στην Κρήτη, την Πελοπόννησο, τη στερεά Ελλάδα, σε πολλά νησιά του Αιγαίου, στη νότιο Ιταλία, στα τουρκικά παράλια, στη βόρεια Αφρική, στη Μέση Ανατολή και την Αραβική χερσόνησο. Στο ενδιαίτημα της δηλαδή, περιλαμβάνονται μερικές από τις θερμότερες και ξηρότερες περιοχές του πλανήτη. Στην Κύπρο, οι επιθέσεις στα μελίσσια αρχίζουν σποραδικά από τα τέλη Μαΐου – αρχές Ιουνίου αλλά κορυφώνονται κατά τον Σεπτέμβριο – Οκτώβριο. Είναι μία κρίσιμη περίοδος για την επιβίωση των μελισσιών καθώς έχει προηγηθεί ένα θερμό και ξηρό καλοκαίρι που το τέλος του συνοδεύεται συνήθως από παντελή απουσία γύρης και ελάχιστη έως καθόλου νεκταροέκκριση, σε αρκετές περιοχές του νησιού. Ως συνέπεια, η ωοτοκία της βασίλισσας έχει διακοπεί και ο πληθυσμός του μελισσιού έχει μειωθεί σημαντικά. Οι μαζικές επιθέσεις των σφηκών που ακολουθούν αυτό το κρίσιμο στάδιο, μπορεί να προκαλέσουν συχνά την απώλεια αρκετών μελισσιών και κατά κύριο λόγο, των αδύνατων μελισσιών. Οι σφήκες, μπορούν να εξολοθρεύσουν ολόκληρο τον πληθυσμό των εργατριών και στη συνέχεια να περάσουν σε μία φάση "κατοχής" της κυψέλης μέχρι να χρησιμοποιήσουν όλα τα αποθέματα της σε τροφές και γόνο, με στόχο να τραφούν και να εκθρέψουν το δικό τους γόνο.
Παρά τους μεγάλους πληθυσμούς που αναπτύσσουν οι σφήκες και παρά την "υπεροπλία" τους λόγω του μεγέθους, των ισχυρών σαγονιών και του πολύ σκληρού εξωσκελετού που διαθέτουν (τον οποίο δεν μπορεί να διαπεράσει το κεντρί της μέλισσας), οι κυπριακές μέλισσες αποδεικνύονται "σκληροί" αντίπαλοι και πολλές φορές μπορούν να προστατεύσουν την κυψέλη τους μετατρέποντας τον θηρευτή σε θήραμα!

Το φαινόμενο της σφαίρας

Μία ιδιαίτερη εκδήλωση αμυντικής συμπεριφοράς που έχει παρατηρηθεί στις μέλισσες, είναι το φαινόμενο κατά το οποίο ένας εχθρός παγιδεύεται στο κέντρο μίας σφαίρας αποτελούμενης από αρκετές δεκάδες έως λίγες εκατοντάδες εργάτριες. Τις περισσότερες φορές, ο εισβολέας (κυρίως σφήκα) πεθαίνει χωρίς να φέρει κεντρίσματα.
Το πώς ακριβώς θανατώνουν οι εργάτριες την παγιδευμένη σφήκα περιγράφηκε στην περίπτωση της ιαπωνικής μέλισσας Apis cerana που αντιμετωπίζει την γιγαντόσωμη σφήκα Vespa mandarinia. Οι ιαπωνικές μέλισσες αυξάνουν τη θερμοκρασία στον πυρήνα της σφαίρας στους 47ο C. Αν και οι ίδιες μπορούν να αντέξουν σε θερμοκρασίες που φτάνουν τους 49ο C, οι σφήκες έχουν χαμηλότερο, ανώτατο θερμοκρασιακό όριο στους 45ο C. Ως αποτέλεσμα, η παγιδευμένη σφήκα πεθαίνει από θερμοπληξία. Αν και το φαινόμενο μελετήθηκε και σε φυλές της ευρωπαϊκής μέλισσας οι οποίες είχαν εισαχθεί στην Ιαπωνία και αντιμετώπιζαν επιθέσεις από την σφήκα Vespa similimma xanthoptera, η θερμοκρασία που αναπτυσσόταν στον πυρήνα της σφαίρας και έφτανε τους 42ο C δεν ήταν αρκετή για να προκαλέσει το θάνατο των σφηκών. Ως αποτέλεσμα, οι μέλισσες προσπαθούσαν πολλές φορές να θανατώσουν την παγιδευμένη σφήκα κεντρίζοντάς την.
Με αντίστοιχο τρόπο, δηλαδή τη δημιουργία σφαίρας γύρω από τις σφήκες, η κυπριακή μέλισσα προσπαθεί να αντιμετωπίσει τον εισβολέα. Οπτικά, η όλη διαδικασία ομοιάζει με την αντίστοιχη των ιαπωνικών μελισσών: ένας μεγάλος αριθμός εργατριών (150-200) κυκλώνουν την επιτιθέμενη σφήκα. Μετά από περίπου μία ώρα (μ.ο. 57,8 λεπτά, n= 20 σφαίρες) η σφήκα βρίσκεται νεκρή, χωρίς να φέρει κεντρίσματα ή κάποιο άλλο τραύμα, ακριβώς όπως και στην περίπτωση της γιγαντόσωμης ασιατικής σφήκας. Είναι όμως η θερμοπληξία το αίτιο θανάτου της Vespa orientalis;
Σε ένα αριθμό 20 σφαιρών, μετρήθηκε η θερμοκρασία που αναπτύχθηκε γύρω από την παγιδευμένη σφήκα, στο κέντρο κάθε σφαίρας. Η θερμοκρασία αυτή ήταν 44±0,5ο C. Όταν όμως 30 σφήκες τοποθετήθηκαν στο θερμοθάλαμο σ’ αυτή τη θερμοκρασία, ο χρόνος που χρειάστηκε για να θανατωθούν έφτασε σχεδόν τις δυόμιση ώρες (μ.ο. 142 λεπτά). Επιπλέον, το ανώτατο θερμοκρασιακό όριο θνησιμότητας των σφηκών, υπολογίστηκε στους 50,6ο C και δεν διέφερε από το αντίστοιχο των κυπριακών μελισσών (50,5ο C). Από αυτές τις μετρήσεις φάνηκε καθαρά πως η αύξηση της θερμοκρασίας δεν μπορεί να αποτελέσει το αίτιο θανάτωσης των παγιδευμένων σφηκών.
Για να μελετηθεί η συμπεριφορά των εργατριών κατά την επίθεση σε μία σφήκα, χρησιμοποιήθηκαν πήλινα μοντέλα σφηκών και πραγματοποιήθηκαν προσομοιώσεις επιθέσεων των σφηκών στις κυψέλες. Από την ανάλυση των οπτικογραφήσεων βρέθηκε πως οι μέλισσες επέλεγαν να επιτεθούν πρώτα και κύρια στην κοιλιά της σφήκας. Η προτίμηση των μελισσών για το συγκεκριμένο σημείο του σώματος των σφηκών, φάνηκε και κατά το ακόλουθο πείραμα: Μετά το σχηματισμό της σφαίρας, η παγιδευμένη σφήκα απομακρυνόταν μαζί με τις εργάτριες που την είχαν κυκλώσει. Στη συνέχεια, μία νέα σφήκα παρουσιαζόταν στο μελίσσι και μετά τη δημιουργία της σφαίρας, αυτή απομακρυνόταν εκ νέου. Μετά από τέσσερις διαδοχικές απομακρύνσεις, ο αριθμός των εργατριών που απέμειναν να αντιμετωπίσουν τη σφήκα ήταν τόσο μικρός (15-20) που δεν επαρκούσε για την παγίδευση ολόκληρου του εντόμου. Οι φρουροί που είχαν απομείνει, επέλεγαν, σε όλες τις περιπτώσεις, να κυκλώσουν τις κοιλιές των σφηκών.

Τι το ιδιαίτερο έχει η κοιλιά της σφήκας έτσι ώστε να συγκεντρώνει την προσοχή των αμυνομένων μελισσών; Ουσιαστικά η κοιλιά της σφήκας αποτελεί το κέντρο της αναπνοή του εντόμου μιας και η αναπνοή του εξαρτάται αποκλειστικά από τις κινήσεις των αναπνευστικών μυών που βρίσκονται σ’ αυτή την περιοχή. Πέρα απ' αυτό, πέντε από τα δέκα ζεύγη αναπνευστικών στιγμάτων βρίσκονται κρυμμένα κάτω από την προέκταση του κάθε κοιλιακού τεργίτη και αποκαλύπτονται μετά από έκταση και ανασήκωμα των τεργιτών. Η πίεση που ασκούν οι μέλισσες κατά την παγίδευση των σφηκών στη σφαίρα, πιθανότατα μπλοκάρει την κίνηση των κοιλιακών άρθρων και εμποδίζει την έκταση της κοιλιάς, με αποτέλεσμα τα αναπνευστικά στίγματα να παραμένουν καλυμμένα και να ανακόπτεται η ανταλλαγή οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα.
Για να επιβεβαιωθεί η πιο πάνω υπόθεση, πραγματοποιήθηκαν πειράματα προσομοίωσης της σφαίρας και μέτρησης του αναπνευστικού ρυθμού της σφήκας στο Εργαστήριο Φυσιολογίας Ζώων του Α.Π.Θ. Σε προσηλωμένες σφήκες μετρήθηκε ο φυσιολογικός αναπνευστικός ρυθμός και η μεταβολή του μετά την σταδιακή ακινητοποίηση των δύο και τεσσάρων τελευταίων κοιλιακών τεργιτών. Οι μετρήσεις έδειξαν πως όταν ακινητοποιούνταν τα δύο τελευταία άρθρα ο αναπνευστικός ρυθμός μειωνόταν κατά 32,8% ενώ με την κάλυψη δύο ακόμη άρθρων η μείωση του αναπνευστικού ρυθμού έφτασε το 87,3%.


Για να αποδειχθεί και στο μελισσοκομείο πως η ακινητοποίηση των κοιλιακών άρθρων κατά τη διαδικασία της σφαίρας ευθύνεται για τη θανάτωση των σφηκών, ακολουθήθηκε η εξής μεθοδολογία: Σε 20 σφήκες τοποθετήθηκαν μικροσκοπικοί πλαστικοί κύλινδροι κάτω από τρεις κοιλιακούς τεργίτες. Μετά από μετρήσεις αποδείχθηκε πως οι κύλινδροι δεν επηρέαζαν το φυσιολογικό ρυθμό της σφήκας αλλά παρεμπόδιζαν την φραγή των τεργιτών από της μέλισσες.


Χρειάστηκε πέραν του διπλάσιου χρόνου (μ.ο. 124 λεπτά) για να θανατώσουν τις σφήκες που έφεραν μόλις τρεις πλαστικούς κυλίνδρους σε σύγκριση με τον φυσιολογικό χρόνο θανάτωσης.
Τόσο τα πειράματα στο εργαστήριο, όσο και αυτά που πραγματοποιήθηκαν στο μελισσοκομείο, απέδειξαν πως οι κυπριακές μέλισσες, έχοντας να αντιμετωπίσουν έναν εχθρό απέναντι στον οποίο η χρήση του κεντριού ή της θερμοπληξίας δε θα είχε κανένα αποτέλεσμα, ανέπτυξαν μία διαφορετική τεχνική για να τον θανατώσουν: την πρόκληση ασφυξίας. Πιθανότατα, μέσω της προσαρμογής και της συνεξέλιξης με τον κυριότερο εχθρό της, η κυπριακή μέλισσα κατάφερε να εντοπίσει και να εκμεταλλευτεί την "Αχίλλειο πτέρνα" της σφήκας εφαρμόζοντας μία αξιοθαύμαστη συμπεριφορά που όμοια της δεν είχε μέχρι σήμερα περιγραφεί σε κανένα άλλο είδος εντόμων.