ПОЛЕТЪТ НА ТЪРТЕЯ
Физиология, механика, смисъл и организация
Търтеят често е представян като безделника на пчелното семейство — едър, шумен, без жило, неспособен да събира прашец и зависим от работничките. Подобно описание е вярно само ако мерим всяка пчела с труда на пчелата работничка. Търтеят не е създаден да носи нектар, да храни пило или да строи пити. Неговото тяло е подчинено на друга задача: да открие млада майка във въздуха, да я настигне и да предаде гените на своето семейство.
Затова полетът на търтея не е обикновено придвижване. Той е съчетание от мощ, ориентация, зрение, обоняние, издръжливост, съперничество и саможертва. В небето над пчелина търтеят не е ленивец. Там той е летяща репродуктивна машина.
Тяло, създадено за въздушно състезание
Търтеят произлиза от неоплодено яйце и носи само един набор хромозоми — майчиния. Това го прави хаплоиден. Всяка негова сперматозоида е генетично еднаква с него, но различна от сперматозоидите на другите търтеи, защото те произлизат от други майки и семейства.
В сравнение с работничката търтеят е по-масивен, има широк гръден отдел, големи крила и огромни сложни очи, които почти се срещат върху темето. Това не са случайни украшения. Гърдите побират главния двигател на полета, крилата трябва да носят по-тежко тяло, а очите са устроени да откриват малък движещ се силует на фона на яркото небе. Изследванията показват, че търтеевото око има специализирана горна зона с висока чувствителност и по-добра пространствена разделителна способност именно за проследяване на майката в полет.
Предните крила на търтея са отчетливо по-големи от тези на работничката. При средна телесна маса около 200 милиграма дължината на предното крило може да бъде приблизително 11 милиметра, макар размерите да се изменят според породата, храненето и условията на развитие.
Търтеят няма кошнички за прашец и не е приспособен за производителния полет на работничката. Неговият полет е друг тип полет — без товар от нектар, но с необходимост от висока скорост, бързо ускоряване и резки промени на посоката.
Двигателят е в гърдите
Крилата не се движат от отделно силно мускулно съкращение при всеки замах. При повече от двеста маха в секунда нервната система не би могла да изпраща самостоятелна команда за всяко движение.
Основната сила се създава от мощни непреки летателни мускули, разположени в гръдния отдел. Едната мускулна система скъсява гърдите по дължина, другата ги притиска във вертикална посока. Редуващата се деформация на еластичната гръдна кутия привежда крилните стави в трептене. Мускулът, гръдният скелет и крилата действат като една пружинираща система.
Тези мускули са асинхронни: едно нервно възбуждане може да поддържа поредица от механични съкращения. Разтягането на едната мускулна група предизвиква следващото ѝ съкращаване, а еластичните структури връщат част от енергията. Така организмът постига честота, невъзможна при пряко нервно управление на всеки мах. Летателната мускулатура на медоносната пчела е сред тъканите с изключително висока метаболитна мощност.
При търтея са измервани приблизително 225 маха на крилата в секунда, малко по-малко от честотата при работничките. По-ниската честота не означава по-слаб полет: търтеят има по-големи крила, които преместват повече въздух при всеки цикъл.
Четири крила, които работят като две
Пчелата има два чифта крила — предни и задни. По време на полет те не махат независимо. По предния ръб на всяко задно крило има редица малки кукички, наречени хамули. Те се захващат за прегънатия заден ръб на предното крило.
Така предното и задното крило от едната страна се свързват в обща, но гъвкава летателна повърхност. Съединението не е неподвижно: то позволява минимално приплъзване и промяна на ъгъла, без двете крила да се разделят. Това едновременно увеличава ефективната площ и запазва способността на крилото да се огъва.
Крилото не се движи само нагоре и надолу. То:
* описва широка дъга напред и назад;
* променя наклона си;
* завърта се около надлъжната си ос;
* огъва се под натиска на въздуха;
* обръща посоката си в края на всеки полумах.
Възникващата сила може да бъде насочвана едновременно нагоре и напред. При завой търтеят променя амплитудата, наклона или времето на движенията между лявата и дясната страна и накланя тялото. Той не управлява отделните двеста и повече маха. Управлява общия режим на трептящата система.
Полетът на пчелата се основава и на нестационарна аеродинамика. Около предния ръб на движещото се крило се образуват въздушни вихри, които поддържат голяма разлика в налягането. Затова опитите да се обясни пчелният полет само с неподвижното крило на самолет водят до погрешния стар мит, че „според законите на аеродинамиката пчелата не би трябвало да лети“. Пчелата лети напълно според физичните закони — но използва физиката на бързо махащото, въртящо се и деформиращо се крило.
Захарта — горивото на полета
Летателните мускули изискват огромно количество енергия. Основното гориво са въглехидратите, доставяни чрез хемолимфата. След хранене захарите бързо достигат до мускулната тъкан, а митохондриите ги окисляват и произвеждат аденозинтрифосфат (АТФ) — непосредствения енергиен източник за мускулното съкращение.
Изследвания с белязана глюкоза показват бързо използване на приетата захар след изтощителен полет както при работничките, така и при търтеите. Пчелите имат сравнително малки дълготрайни енергийни запаси и за продължителна летателна дейност зависят от редовно зареждане с въглехидрати.
Това обяснява защо търтеят се връща в кошера след неуспешен брачен полет. Той трябва да се нахрани, да възстанови силите си и при подходящо време отново да излети. Някои търтеи извършват по няколко полета в един следобед.
Преди излитането: загряване на двигателя
Мускулите не развиват еднаква мощност при всяка температура. Преди полет търтеят може да активира летателната мускулатура, без крилата да извършват пълни махове. Част от изразходваната енергия се превръща в топлина и температурата на гръдния отдел се повишава.
При готови за полет търтеи са измервани гръдни температури приблизително между 40 и 43°C. Това не означава, че целият организъм постоянно е толкова горещ. Гръдният отдел е двигателният център и може да бъде значително по-топъл от коремчето и околния въздух.
По-голямото тяло има предимството, че губи топлина по-бавно, но има и цена — за ускоряването му е необходима повече енергия. Следователно търтеят непрекъснато балансира между мощност, температура и налично гориво.
Дишането се осъществява чрез трахейна система. Въздухът навлиза през дихателни отвори по тялото и по разклонена мрежа достига непосредствено до тъканите. При полет движенията на гърдите и коремчето подпомагат вентилацията. Кислородът не се превозва до мускулите от кръвни клетки, както при човека, а се доставя почти директно по въздушните каналчета.
Първите полети не са брачни
Младият търтей не напуска килийката като готов въздушен състезател. След излюпването продължават развитието на мускулатурата, обмяната на веществата, сетивната система и половите органи.
Около шестия до деветия ден често се появяват кратки ориентационни полети. Търтеят излиза, обръща се към кошера, описва дъги пред него и запаметява разположението на входа спрямо околните форми, светлината и хоризонта.
По-продължителните брачни полети започват след достигане на полова и летателна зрелост — обикновено приблизително през втората седмица, но възрастта се изменя според сезона, времето, храненето и състоянието на семейството. В някои изследвания през по-хладната пролет редовни продължителни полети са наблюдавани при по-възрастни търтеи, докато през лятото започват по-рано.
Това са тренировъчни и познавателни полети, но и своеобразен изпит. Търтей, който не може надеждно да се върне, никога няма да участва успешно в размножаването.
Къде летят търтеите?
Търтеите не обикалят безразборно цялото небе. Те посещават сравнително ограничени въздушни пространства, известни като търтееви сборища или зони за събиране на търтеи.
Такива места могат да се използват година след година, въпреки че отделните търтеи живеят кратко и няма кой да „предаде адреса“ на следващото поколение. Местоположението вероятно се определя от съчетание между релеф, очертания на растителността, открити пространства, въздушни течения, хоризонт и други устойчиви признаци на ландшафта. Точният механизъм, по който търтеите откриват всички такива места, все още не е изяснен напълно.
Проследяването с хармоничен радар разкрива два различни режима на движение:
1. Преходен полет - сравнително праволинейно придвижване между кошера и определена част от местността.
2. Полет в сборището** - остри завои, примки и непрекъснато връщане към ограничен въздушен център.
Търтеят може да посети повече от едно сборище в рамките на един полет. При отдалечаване от центъра на предпочитаното пространство той често ускорява отново към него — поведение, което показва, че сборището не е просто произволно струпване, а организирана въздушна структура.
Как се образува сборище без водач?
В сборището няма командир и няма търтей, който да разпределя местата. Организацията възниква от поведението на всички участници.
Всеки търтей следва няколко прости задачи:
* да остане в подходящата зона;
* да наблюдава небето;
* да реагира на бързо движещи се обекти;
* да долавя феромонните сигнали на майката;
* да пази достатъчно енергия за преследване и връщане.
Събрани заедно, тези индивидуални реакции създават въздушен поток от търтеи, които обикалят в различни посоки, но се задържат около един и същ невидим център. Сборището е пример за самоорганизация - общ ред, възникнал без централен ръководител.
Търтеите в една зона не произлизат само от най-близкия кошер. Там могат да се срещнат мъжки от множество семейства и пчелини. Така сборището превръща отделните колонии в обща размножителна популация и затруднява близкородственото чифтосване.
Как търтеят открива майката?
Самото достигане до сборището не е достатъчно. Сред стотици или хиляди летящи мъжки търтеят трябва първи да възприеме появата на майката и да се включи в преследването.
Първият сигнал вероятно е съчетание от мирис и зрение. Антените на търтея имат силно специализирана обонятелна система с голям брой рецепторни клетки, чувствителни към половите феромони на майката. В мозъчните обонятелни центрове има уголемени структури, предназначени за обработката на тези сигнали.
Феромонът обаче не е точен въздушен адрес. Турбулентността разкъсва феромонната следа на отделни облачета. Когато търтеят се приближи, зрението става решаващо. Огромните му очи търсят тъмна точка, движеща се на светлия небесен фон.
Щом един търтей промени рязко движението си, други могат да реагират на същата цел или на движението на преследвачите. Зад майката се оформя летяща опашка — своеобразна „комета“ или шлейф от съперници.
Преследването
Майката не избира търтей, кацнал спокойно на определено място. Чифтосването се извършва във въздуха. Това превръща преследването в изпит за целия организъм.
Успешният търтей трябва:
* да забележи майката достатъчно рано;
* да ускори;
* да следва бързите ѝ завои;
* да заеме позиция зад и под нея;
* да я достигне;
* да се захване с краката си;
* да извърши чифтосването, без двойката да прекрати полета.
Търтеите не са еднакви. Те се различават по размер, телесна маса, симетрия на крилата, мускулна мощност, зрителни способности, количество и качество на спермата, здравословно състояние и издръжливост. По-едри и по-добре развити търтеи по-често се откриват в сборищата и могат да имат репродуктивно предимство, но прекалено голямата маса също увеличава разхода на енергия. Полетът действа като многостепенен естествен подбор.
Преди търтеят да получи възможност за чифтосване, той вече е преминал няколко изпита: правилно развитие в килийката, оцеляване след излюпването, полово съзряване, ориентация, намиране на сборището, продължителен полет и победа в преследването.
Мигът на чифтосването
Когато настигне майката, търтеят я обхваща с краката си и извива коремчето. Неговият копулационен орган — ендофалусът — се обръща навън под действието на налягането в коремчето. Следва бързо предаване на семенна течност и сперматозоиди.
След отделянето търтеят получава тежки вътрешни увреждания и умира. Част от половия апарат може временно да остане като брачен знак в края на коремчето на майката, докато следващ търтей не го отстрани или измести.
Смъртта не е „наказание“ и не е ненужна жестокост. Организмът на търтея е еволюционно устроен така, че в един-единствен успешен акт да вложи целия си репродуктивен потенциал.
Майката обикновено се чифтосва с множество търтеи, понякога в повече от един брачен полет. Сперматозоидите се съхраняват в нейната сперматека и могат да бъдат използвани години наред за оплождане на яйцата. Изследванията обичайно установяват двуцифрен брой партньори, макар действителният брой да варира.
Биологичният смисъл на въздушната сватба
Защо е необходима толкова сложна, опасна и енергоемка система? Защо майката не се чифтосва в кошера?
Отдалечаване от близките родственици
Майката напуска собственото семейство, а търтеите също се разпръскват на значителни разстояния. В сборището се смесват представители на различни семейства. Това намалява вероятността майката да се чифтоса със свои братя или други близки родственици. Този раздел изисква допълнително пояснение. Защо е необходимо отдалечавамв от близките родственици. Добре известно е, че проявата на генетичните признаци зависи от алелните генетични двойки. В тези двойки единият алел е от бащата, а другият – от майката. Единият от двата алела е по-силен – доминантен. Той подтиска проявата на рецисивния / подчинения алел. Да си предатавим, че алелна двойка гени в отговорна за устойчивост към заболяване Х. Ако двата алела са рецисивни заболяването Х ще е твърде вероятно. Ако единият алел е доминантен, той подтиска рецисувния и така вероятността за заболяване Х намалява. Ако и двата алела са доминантни то заболяването Х също ще е малко вероятно. Вероятността в потомството да има 2 рецисивни алела за заболяването Х при близкородствените бракове е по-вероятна, съответно заболеваемостта от заболяването Х е по-вероятно.
Генетично разнообразие
Понеже майката се чифтосва с много търтеи, работничките в бъдещото семейство не са еднакви по баща. В кошера възникват няколко бащини линии. Това увеличава разнообразието на поведението, физиологията и устойчивостта в семейството.
Едни работнички могат да се окажат по-успешни при поддържане на температурата, други при събиране на храна, трети при хигиенично поведение или защита. Разнообразието не гарантира неуязвимост, но намалява опасността една наследствена слабост да засегне еднакво всички пчели.
Подбор на жизнеспособни мъжки
До майката не достига всеки излюпен търтей. Достига този, който е успял да се развие, да се нахрани, да загрее мускулите си, да се ориентира, да намери сборището, да издържи полета, да открие майката и да я настигне.
Следователно въздушното чифтосване не е само среща. То е селекционна система, при която летателните и сетивните качества на мъжкия участват пряко в решението кои гени ще бъдат предадени.
„Безполезният“ търтей и гледната точка на семейството
Една работничка може да донесе нектар, но не може да стане баща на друго семейство. Един търтей не донася мед, но може да предаде наследствеността на своята майка на хиляди бъдещи пчели в чужда колония.
От гледна точка на отделния кошер производството на търтеи е скъпо. Те се развиват в по-големи килийки, получават много храна и използват запасите, без да участват пряко в събирането им. Повечето никога няма да се чифтосат.
Но природата не оценява разхода само според броя на оцелелите. Достатъчно е малка част от търтеите да постигнат успех, за да бъде наследствената линия на семейството разпространена.
Търтеят е не толкова работник на кошера, колкото пратеник на неговите гени.
Полетът като връзка между кошерите
Работничката свързва кошера с цветята. Търтеят свързва един кошер с други кошери.
Неговото въздушно движение създава невидима генетична мрежа над местността. Пчелини, диви семейства, рояци в хралупи и отдалечени колонии могат да участват в една и съща размножителна система. Търтеевите сборища са въздушните кръстопътища на тази мрежа.
Това има и нежелана страна. Търтеите могат да влизат в чужди семейства, особено при гъсто разположени кошери, и така потенциално да пренасят паразити и причинители на заболявания. При диви, по-рядко разположени гнезда прелитането между семейства може да е по-ограничено, отколкото в пчелините.
Следователно търтеят е едновременно носител на генетично разнообразие и възможен участник в разпространението на биологични рискове.
Един полет, измерен с цената на цял живот
За работничката полетът е ежедневие. Тя излита, носи товар и се връща стотици пъти. За търтея всеки полет е подготовка за един възможен миг.
Той може многократно да напуска кошера и да се връща без успех. Може да се загуби, да бъде уловен от птица, да изчерпи горивото си, да не намери сборището или да остане сред множеството ненастигнали майката.
Но ако успее, неговият последен полет продължава в бъдещето на друго пчелно семейство.
Търтеят не произвежда восък. Не събира прашец. Не отглежда пило. Не пази входа. Неговата дейност не оставя видим продукт в собствения кошер.
Той оставя наследственост.
Заключение
Полетът на търтея е едно от най-впечатляващите съчетания между физиология и предназначение в пчелното семейство. Големите очи търсят точка в небето. Антените долавят разкъсана от вятъра миризма. Загретите гръдни мускули деформират еластичната гръдна кутия. Предните и задните крила се свързват в обща летателна повърхност и извършват стотици движения всяка секунда. Захарта се превръща в мускулна мощ, а мощта — във възможност за потомство.
Над земята множество търтеи се събират без заповед и без водач. Всеки лети за себе си, но всички заедно изграждат древна и устойчива организация. В центъра ѝ се появява младата майка и започва надпревара, в която победата и смъртта могат да бъдат в един и същ миг.
Търтеят не е недовършена работничка и не е грешка на природата. Той е специализиран летец, създаден за една задача, която не може да бъде изпълнена нито в тъмнината на кошера, нито върху питата.
Неговото истинско работно място е небето.
