Czy pszczoły umieją mierzyć odległość na jaką latają? Odpowiedź na to pytanie możemy uzyskać dzięki pracy J. Tautz i M. Srinivasan.
Poniżej przedstawiam przygotowany przez nich materiał który otrzymałem od prof. Tautz. Jest on przetłumaczony i przedstawiony w oryginale.
Jak skalibrować licznik pszczół?
Pszczoły zbierające pożywienie, które odkryły nowe źródło pożywienia, reklamują to miejsce wewnątrz ula, w ciemności, przyciągając jego uwagę swoim zachowaniem.
Tak zwany „taniec wywijany” zawiera informacje o tym, gdzie znaleźć pożywienie. Dodatkowe wskazówki i sygnały pomagają rekrutom dotrzeć do celu.
Ale skąd pszczoły wiedzą, jak daleko od ula znajduje się cel podróży?
Podstawą ich licznika kilometrów jest tzw. „przepływ optyczny”, który pszczoły postrzegają w czasie lotu. Jest to po prostu suma ruchomych obrazów, jakie pszczoła postrzega w trakcie lotu do źródła pożywienia. Im większa odległość, tym większy przepływ optyczny.
Przekształcenie przepływu optycznego w czas trwania fazy wywijania można określić ilościowo poprzez kalibrację licznika kilometrów. Jak to się robi?
Najpierw zastanówmy się nad lotem w naturalnym środowisku. Podczas fazy tańca, polegającej na merdaniu skrzydłami, pszczoły wyrażają swoje subiektywne wrażenia dotyczące całkowitego dystansu pokonanego w locie
Jürgen Tautz – Język pszczół
Im większy dystans pokonany w locie, tym dłużej trwa wywijanie odwłokiem. Można to łatwo wykazać, mierząc czas trwania fazy machania odwłokiem w tańcach reklamujących miejsca docelowe w różnej odległości od ula.
Na podstawie wykresu czasu trwania wywijania (w milisekundach) w stosunku do odległości (w metrach) otrzymujemy linię regresji* który obrazuje zależność między pokonanym w locie dystansem a czasem trwania tańca merdania ogonem.
W przypadku pszczół latających w naturalnym środowisku, nie da się precyzyjnie określić wielkości postrzeganego przepływu optycznego, ponieważ nie znamy geometrii krajobrazu ani dokładnej trajektorii lotu pszczół. Jest to jednak możliwe, gdy warunki lotu są ściśle kontrolowane, np. gdy pszczoła przelatuje przez tunel, którego wymiary są nam znane. Ilość przepływu optycznego, jaką pszczoła postrzega dla każdej jednostki lotu przez nią będzie zależeć od szerokości tunelu: im węższy tunel, tym większy przepływ optyczny generowany przez obrazy na ścianach. Im dłuższy tunel, tym większa całkowita ilość przepływu optycznego.
Rys 2. Pszczoły wracające z karmnika na końcu tunelu. Jeśli tunel ozdobiono pionowymi paskami, można zaobserwować ważne tańce machania ogonem.
Rys 3. .Gdy jednak tunel ozdobimy poziomymi paskami, nie ma mowy o optycznym przepływie, a pszczoły wykonują tańce w kółko.
Oznacza to, że pszczoły szacują odległość przebytą w locie na podstawie całkowitego przepływu optycznego, jaki postrzegają w czasie lotu. W przypadku początkowej części lotu na otwartym terenie (niebieski) współrzędne są zgodne z linią regresji dla lotu na zewnątrz. Dodatkowy tunel (6 m, zielony) powoduje taniec wywijany dłuższy o 350 ms od tego wykonywanego, gdy karmnik znajdował się przy wejściu do tunelu (zielona gwiazdka na całkowitych współrzędnych lotu). Przecięcie się przerywanej zielonej linii i czerwonej linii regresji wskazuje, jak daleko pszczoła musiałaby polecieć, gdyby znajdowała się na otwartej przestrzeni, a nie w tunelu, zaczynając od położenia odpowiadającego początkowi tunelu, aby merdać ogonem dłużej niż 350 ms. W naszym artykule ustaliliśmy, że odległość ta wynosi 186 m. Tak więc tunel o długości 6 m zwiększa odległość lotu o współczynnik 31.
Widok tunelu z góry
W artykule obliczyliśmy, że 1 cm przesunięcia tunelu do przodu powoduje przesunięcie obrazu ściany do tyłu pod kątem 10,3 stopnia w bocznym polu widzenia.
Tak więc 6 m ruchu do przodu w tunelu generuje ruch obrazu o wymiarach 600 x 10,3 = 6180 stopni
Ponieważ 6 m lotu w tunelu jest zakodowane w czasie machania wynoszącym 350 ms, oznacza to, że 1 ms koduje ruch obrazu o wartości 6180 : 350 = 17,7 stopnia.
Jest to uniwersalna kalibracja licznika kilometrów dla pszczół, którą można stosować w każdym środowisku.
Artykuł, z którego powstał ten tekst zostało opublikowany w magazynie Nauka jako artykuł na okładce w lutym 2000 r.:
Srinivasan, M, Zhang, S., Altwein, M. i J. Tautz
Nawigacja pszczół miodnych: natura i kalibracja „Licznika kilometrów“.
Nauka 287, 851-853.
DOI: 10.1126/science.287.545
