Cukier za ochronę

Mrówka niespokojnie porusza czułkami, by złowić rozproszone w powietrzu cząsteczki zapachu. Czuje jeszcze kuszący smak cukrowej wydzieliny, którą podzieliła się z nią towarzyszka. Podbiega do przodu, wraca, zatacza koła i nagle odnajduje ślad zapachowy poprzedniczek przemierzających tę drogę zaledwie minutę temu. Wiedziona nieomylną wonią, rusza w ślad za nimi, starając się pozostać na niewidzialnej dla człowieka autostradzie feromonów.

W pewnej chwili wyczuwa, że nie jest sama - na wprost niej stoi obcy, dziwne pachnący obiekt. Ostrożnie podchodzi, uważnie badając otoczenie czułkami. Nagle wszystkie sensilla (włoski czuciowe) błyskawicznie przekazują do jej mózgu ostrzegawczy impuls sprawiający, że żuwaczki rozwierają się gotowe do starcia, odwłok zostaje podwinięty pod ciało, a rozdrażniony owad gwałtownie rusza do ataku na robotnicę z obcej kolonii. Tuż obok świeżo odkryta grupa mszyc leniwie wysysa soki roślinne, nieświadoma, że o "prawo własności" do niej toczy się właśnie zażarty bój między dwiema koloniami mrówek.

Ponieważ z symbiozy pokarmowej (trofobiozy) mrówek i pluskwiaków, do których należą mszyce, wynika wiele obustronnych korzyści, stała się ona jedną z najskuteczniejszych technik współpracy w historii ekosystemów lądowych. Mrówki są gotowe ginąć w obronie swoich "mlecznych stad", które składają się z mszyc lub czasem z pluskwiaków należących do nadrodziny czerwców. Efektywność ochrony jest na tyle duża, że mszyce pozostające pod opieką mrówek mają o wiele cieńszą woskową warstwę ochronną na powierzchni ciała niż inne ich gatunki.

Mrówki zarządzają swoim inwentarzem aktywnie, niczym ludzie - chronią go przed niebezpieczeństwami i regularnie "doją". Kontrolują też jego liczebność, w razie potrzeby zabijając nadmiar osobników (najczęściej tych, których nie potrzebują lub nie są w stanie dozorować). Czasem przenoszą też stado na nowe miejsce, zwykle w momencie kiedy coś mu zagraża lub kiedy roślina żywicielska jest już osłabiona i nie oferuje owadom odpowiednich warunków. Tak zachowują się np. tropikalne mrówki nomadyczne (Dolichoderus cuspidatus) z Malezji, codziennie transportujące czerwce ze swojego gniazda na najdogodniejsze miejsca wypasu i pokonujące niejednokrotnie nawet kilkadziesiąt metrów.

Przenoszone pluskwiaki cierpliwie znoszą cały proces i nie opierają się robotnicom. Czerwce z rodzaju Hippeococcus (żyjące na Jawie) w momencie zagrożenia nie tylko pozwalają się przenosić, ale też same wdrapują się na grzbiety mrówek, przyczepiając się do nich chwytnymi nogami i przyssawkami na stopach. Posiadanie własnego stada ma na tyle istotne znaczenie dla funkcjonowania mrówczej kolonii - szczególnie w początkowym etapie jej rozwoju - że królowe niektórych gatunków transportują czerwce w żuwaczkach już podczas lotu godowego, by natychmiast po wylądowaniu założyć nową hodowlę. Fascynująca współpraca mszyc i mrówek istniała już na długo, zanim pojawił się człowiek - w niektórych okazach bursztynów zachowały się inkluzje mszyc i ich opiekunek, pochodzące sprzed 30 mln lat. Najprawdopodobniej mrówki - posługując się w ocenie przynależności gatunkowej głównie wzorcami zapachowymi - traktują mszyce jak członków własnej kolonii. Gdy dłuższy czas liżą i dotykają swoje "stada", te łatwo "przesiąkają" zapachem swoich opiekunek.

Słodka wydzielina mszyc stanowi dla mrówek surowiec o znaczeniu "strategicznym". Co ciekawe, jest ona po prostu wydaliną. Powstaje z soku roślinnego, który przechodząc przez przewód pokarmowy mszycy, zmienia swój skład - traci część aminokwasów i cukrów, za to wzbogaca się w inne aminokwasy, sole mineralne, witaminy i kwasy organiczne. Syntetyzowane aminokwasy to produkt endosymbiotycznych bakterii przetwarzających zbędne produkty przemiany materii gospodarza. Mszycom najwyraźniej bardziej się opłaca częściowa ekstrakcja substancji odżywczych z dużych ilości soku niż całkowite strawienie małej porcji pożywienia. Konieczne jednak staje się pozbywanie jego nadmiaru - przez dwa syfony położone na odwłoku - tutaj z pomocą chętnie przychodzą mrówki, które bębnią czułkami po odwłokach mszyc, nakłaniając je do wydzielenia kropelki spadzi. Produkcja może być niezwykle intensywna: masa wytworzonej w ciągu godziny wydzieliny czasami przewyższa o jedną trzecią wagę mszycy.

Mszyce pobierają substancje odżywcze głównie z łyka (floemu) roślin, gdyż ułatwia im to panujące tam duże ciśnienie, dzięki któremu zachodzi transport słodkich produktów fotosyntezy. Po przekłuciu komórki płyn sam wydostaje się na zewnątrz i jest niejako wtłaczany do przewodu pokarmowego zwierzęcia. Pluskwiaki korzystają też z wody i soli mineralnych transportowanych przez drewno (ksylem) z korzeni rośliny, co wymaga od owada aktywnego zasysania. Powstaje pytanie o celowość tego typu wysiłku. Uważa się, że woda pomaga mszycy w utrzymaniu odpowiedniego balansu osmotycznego. Soki roślinne, dzięki dużemu udziałowi sacharozy, mają wysokie ciśnienie osmotyczne, a pobierane w dużej ilości mogą prowadzić do przenikania wody z hemolimfy mszycy do jej przewodu pokarmowego i w konsekwencji do śmierci. Pluskwiaki unikają tego niebezpieczeństwa, syntetyzując związki bardziej złożone (oligosacharydy), które następnie zostają pobrane przez mrówki.

Mszyca może również sama zachęcać mrówki do "drinka", wypuszczając kropelkę spadzi na zewnątrz. Gdy mrówka się nie pojawia, mszyca potrafi wchłonąć płyn i dalej czekać na wydojenie. Ochlapanie się wydaliną może być dla mszycy groźne, ponieważ spadź stanowi doskonałą pożywkę dla różnego rodzaju grzybów.

Kiedy w końcu drogocenny płyn zostanie pobrany przez mrówkę, nie trafia od razu do jej żołądka. Mrówka przechowuje go w wolu nazywanym także "żołądkiem społecznym" i może przekazywać innym osobnikom. Adaptacja ta przejawia się w skrajnym stopniu u mrówek miodowych (Myrmecocystus) - w ich koloniach występują osobniki "cysterny" odpowiedzialne wyłącznie za magazynowanie rosy miodowej. Odwłoki tej szczególnej kasty robotnic są tak wypełnione spadzią, że mrówki nie mogą samodzielnie się poruszać. Wiszą bez ruchu uczepione sklepienia gniazda, niczym bombki na choince, gotowe w każdej chwili zwrócić lub przyjąć kolejną porcję płynu.

Trofobioza daje zatem korzyści obu stronom. Mszyce są stale narażone na wiele niebezpieczeństw: czyhają na nie pasożytnicze osy, muchówki, sieciarki i drapieżne chrząszcze. Mrówki bronią ich z oddaniem, jak współtowarzyszy, niejednokrotnie ginąc podczas tych działań. Nie wystawiają się jednak na tak duże niebezpieczeństwo "za darmo". Spadź stanowi doskonałe źródło pokarmu, które całkowicie pokrywa potrzeby pokarmowe dorosłej mrówki.

Piotr Ślipiński, Muzeum i Instytut Zoologii PAN

WIEDZA I ŻYCIE nr 7/2011

Śródtytuły pochodzą od redakcji portalu INTERIA.PL.