08.03.2015

Czy owady migrujące śpią?


Owady są bezkręgowcami zmiennocieplnymi o niskim współczynniku masy do powierzchni ciała. Mają duże zapotrzebowanie na energię oraz szybką przemianę materii. W normalnych warunkach życia zmuszone są więc do częstego pobierania pokarmu. Z uwagi na to, że stanowią dość łatwy łup dla drapieżników, sen większości z nich prawdopodobnie jest krótkotrwały, ale za to częsty.
Opisanym przykładem jest robotnica mrówki ognistej (Solenopsis invicta) zasypiająca ok. 253 razy w ciągu doby.
Przeliczyłam z jaką (średnią) częstotliwością owa mrówka zapada w sen:

24 godziny x 60 minut x 60 sekund  =  86.400 sekund (tyle liczy doba)
86.400 sekund : 253 zasypiań  =  ok. 341,5 sekund, czyli co 5,69 minut.
Zatem w "cyklu" trwającym 5,69 minut mrówka jest aktywna przez około 275,5 sekund (4,59 minut), a pozostałe 66 sekund przesypia.

Mrówki ogniste (ogniowe) żyją pod ziemią i dla nich pora dnia nie ma znaczenia (prawdopodobnie jest to związane ze stałą temperaturą). Natomiast inne owady wykazujące się aktywnością dzienną są uzależnione od zmiennej (w ciągu doby) temperatury, wilgotności czy dostępu do pokarmu.
   Opisy badań na muszkach owocówkach nie do końca są dla mnie jednoznaczne: była mowa o dwugodzinnym śnie w ciągu dnia (czy doby??). Przyjmuję jednak, że badacze mieli na myśli sen (odpoczynek) w ciągu dnia, natomiast w nocy, z uwagi na obniżoną temperaturę otoczenia, występuje unieruchomienie owadów będące co najwyżej "mieszanką" kilkugodzinnej hibernacji i snu.


Wielokrotnie udawało mi się podejść i sfotografować owady siedzące nieruchomo na roślinach (czasem wiele minut!), które nie były zajęte pobieraniem pokarmu. Wtedy nie zastanawiałam się nad tym, ale teraz uważam, że one po prostu spały. Przypuszczam zatem, że sen większości owadów dziennych występuje zgodnie z rytmem okołodobowym badanych muszek owocowych z tym, że długość i częstotliwość występowania faz snu mogą być różne w zależności od gatunku, wielkości, rodzaju pokarmu, metod jego zdobywania, rodzaju zagrożeń, stresu, pogody i wielu innych czynników.

Jak zatem owady radzą sobie ze snem (lub jego brakiem) w czasie długotrwałych przelotów, migracji międzykontynentalnych? Cały czas myślę o ważkach i motylach pokonujących niewyobrażalne odległości (4-6 tysięcy km).
O przykładach migracji ważek pisałam tutaj, a motyli - tutaj.

Fakt, że owady odbywają cykliczne przeloty na tak długich dystansach budzi zdumienie i podziw, jednak wiele innych gatunków zwierząt również pokonuje ogromne odległości - w powietrzu, w wodzie czy na ziemi. Kieruje nimi instynkt oraz jakiś wewnętrzny kompas pozwalający odnaleźć drogę i cel. Zwierzęta pokonują wszelkie trudności, nie bacząc na przeszkody. Nie jest to ich wybór, lecz genetycznie zakodowana... no właśnie co? Konieczność, mądrość gatunkowa, którą obdzielone są wszystkie osobniki - "tylko tam i wtedy"? Ów instynkt służy m.in. przetrwaniu gatunku - każdy osobnik "wie" co ma zrobić; wysiłek zostaje podjęty przez liczne stado czy populację, ale często tylko niewielkiej części udaje się osiągnąć cel. I to wystarczy, by przyszłość gatunku została zabezpieczona.

Wędrówki zwierząt, migracje zwierząt to zazwyczaj sezonowe i regularne przemieszczanie się zwierząt (osobników, stad lub całych populacji) na różne odległości. Migracje występują u wszystkich kręgowców i u niektórych bezkręgowców.
Zwierzęce wędrówki klasyfikowane są według kilku kryteriów (opis w Wikipedii)
Znaczenie migracji w cyklu życiowym:
  • wędrówki rozrodcze, tarłowe,
  • wędrówki żerowiskowe, pokarmowe,
  • wędrówki zimowiskowe

Z uwagi na to, że drogę tam i z powrotem pokonuje nie jedno lecz kilka pokoleń ważek czy motyli, mam wrażenie, że migracja tych owadów związana jest zarówno z zimowaniem, jak i rozrodem oraz poszukiwaniem pokarmu. Migracja zostaje wywołana przez zmianę pór roku. W miejscu gdzie żyły owady robi się zbyt zimno - owady z wielu gatunków kończą żywot, ale inne są w stanie uciec przed niekorzystnymi warunkami i żyją na tyle długo, że ich wędrówka ma sens (np. rozród w dogodniejszym miejscu).

A więc czy w czasie migracji owady mogą pozwolić sobie na sen?
Zakładam, że tak, bo jest to konieczność fizjologiczna. Możliwe, że owady zasypiają w trakcie szybowania. Niesione z wiatrem nie muszą stale machać skrzydłami. Powierzchnia skrzydeł motyli, jak i ważek umożliwia swobodne szybowanie. I skoro owadom wystarczają krótkotrwałe drzemki w mniej lub bardziej regularnych odstępach czasu, to czemu nie miałyby użyć czegoś w rodzaju automatycznego pilota?
     Wędrówek międzykontynentalnych dokonują ważki różnoskrzydłe (podrząd Anisoptera), które nawet w czasie spoczynku mają rozpostarte skrzydła (nie mogą ich złożyć wzdłuż odwłoka jak Zygoptera), zatem sama ich budowa predysponuje je do naturalnego szybowania. Delikatniejsza budowa ważki równoskrzydłej oraz zasada działania jej skrzydeł, nie służą pokonywaniu większych odległości - nie natknęłam się na żadną wzmiankę na ten temat.

Czy ważki i motyle, na podobieństwo np. wędrownych ptaków przygotowują się do migracji, czy cechuje je plastyczność fenotypowa? Mnie wydaje się to jak najbardziej naturalne i uzasadnione.

Plastyczność fenotypowa – zdolność jednego genotypu do wytworzenia kilku alternatywnych fenotypów. O fenotypie wspólnie z genotypem decydują czynniki środowiskowe. Zmiana warunków środowiska może także prowadzić do zmiany fenotypu. Plastyczność fenotypowa jest jednym z podstawowych mechanizmów adaptacji i obejmuje szereg zmian morfologicznych, fizjologicznych i behawioralnych, obserwowanych u wielu organizmów. Jest szeroko rozpowszechniona w przyrodzie.
Plastyczność fenotypowa przejawia się często wśród zwierząt, szczególnie wśród bezkręgowców.
Zdolność genotypu do wytwarzania różnych fenotypów w odpowiedzi na zmianę warunków rodowiskowych uważana jest za przystosowanie umożliwiające jednostce „dostrojenie” cech fenotypowych do aktualnych warunków środowiskowych i maksymalizację dostosowania w środowisku, które zmienia się w czasie i przestrzeni.
Adaptatywność plastyczności fenotypowej wiąże się z optymalizacją alokacji energii w odpowiedzi na zmiany warunków środowiskowych - stałe utrzymywanie kosztownych energetycznie adaptacji do określonych warunków środowiskowych, gdy warunków tych doświadcza organizm jedynie przez krótki, określony czas, jest nieopłacalne i nie może być uważane za strategię ewolucyjnie stabilną.

Nie natknęłam się dotąd na wzmiankę dotyczącą charakteru zmian zachodzących w organizmach owadów, które podejmują dalekie wędrówki, jednak opis przebudowy organizmów ptaków robi wrażenie i daje do myślenia.
Prawdopodobnie owad nie jest w stanie zgromadzić zapasów energii (tłuszczu), ale być może jakiejś przebudowie ulegają narządy wewnętrzne, uaktywnia się coś, co nazwałabym hormonem migracyjnym, wszystko po to, by owad był w stanie pokonać daleką trasę nad otwartymi wodami, obywając się(??) bez jedzenia, odpoczynku i snu.
Jeśli trasa migracji przebiega ponad morzem/oceanem bez możliwości międzylądowań na nocny odpoczynek, wówczas  trzeba mieć na uwadze, że ważki/motyle znajdują się w powietrzu przez całą dobę.
Albo więc dostosowawcza zmiana fenotypu pozwala owadom utrzymać odpowiednią temperaturę ciała (stałocieplność?!), by uniknąć unieruchomienia (hibernacji) w czasie nocnego ochłodzenia, albo znajdują one taki korytarz powietrzny, którego temperatura pozwala zachować normalną aktywność i sprawność jak za dnia. Być może dostosowanie owadów na czas migracji czyni je mniej wrażliwymi na wahania temperatury w ciągu doby, dzięki czemu w warunkach nocnych nie zapadają w stan odrętwienia.

Kolejną możliwością jest pokonanie olbrzymiego dystansu (np. z silnym wiatrem) i dotarcie do lądu na nocny odpoczynek w ciągu jednego dnia lub... zapadnięcie w stan nocnego odrętwienia (krótkotrwałej hibernacji) z nieruchomo rozpostartymi skrzydłami, umożliwiającego swobodne szybowanie.
Tutaj wspomnieć należy o tym, że tak naprawdę trasy wędrówek owadów nie zostały poznane. Wiemy, że np. europejska rusałka osetnik dociera do Afryki, ale którędy? Najkrótsza droga prowadzi wprost przez Morze Śródziemne, jednak trasy wędrówek wielu gatunków ptaków przebiegają nad Gibraltarem czy Bosforem. Choć ptaki nadkładają drogi, to jednak w ten sposób do minimum skracają dystans przelotu nad otwartymi wodami.

Mózg (zwoje mózgowe) owada zbudowany jest z pewnej ilości komórek nerwowych. Podobno spośród wszystkich owadów największe mózgi posiadają mrówki (ok. 250 tysięcy komórek), a np. konik polny ma ok. 16 tysięcy. Poza tymi informacjami nie znalazłam jakichś bardzo szczegółowych danych o budowie mózgu owadów, choć obserwacje ich zachowań świadczą, że i one posiadają pewną inteligencję. Czy w przypadku owadów może zachodzić coś w rodzaju snu jednopółkulowego (czy można mówić o półkulach mózgu owadów?), w czasie którego część mózgu śpi, a część czuwa, umożliwiając aktywny lot w określonym kierunku? Byłoby to świetne rozwiązanie, prawda?

Żałuję, że na nurtujące mnie pytania nie potrafię znaleźć jednoznacznej odpowiedzi, a skutkiem ich zadawania są kolejne wątpliwości. Tym bardziej zapraszam więc do dyskusji na temat snu owadów w różnych okolicznościach - burza mózgów mile widziana  :-) 


Linki:
Wędrówki zwierząt -  Wikipedia
Migracje zwierząt    -  m.in. o trasach wędrówek
Podniebny maraton   -   przemodelowanie organizmów ptaków przed migracją
Qvo vadis, szarańczo?  -  m.in. o wędrówkach ćmy błyszczki jarzynówki (Autographa gamma)
Co łączy motyla z niedźwiedziem? Sen zimowy - krótko o migrujących motylach
Polowanie na muchę -  niespodziewana złożoność mózgu owada
Pasożytnictwo motorem rozwoju mózgu u owadów?



12 823

sen owadów podczas migracji, czy owady śpią, jak śpią owady, kiedy owady śpią, wędrówki owadów sen, sen migracja owadów, czy migrujące ważki śpią, ważka śpi w locie, wazka śpi podczas lotu, motyl śpi w locie, sen owadów ważki zachwycone, migracja owadów ważki zachwycone

3 komentarze:

  1. Kolejny raz REWELACJA!
    kilka pewników mamy.
    Migracje: mamy dwa rodzaje migracji pokarmowa i reprodukcyjna. Pokarmowa związana jest z podażą pokarmu na danym terytorium (np. Jemiołuszki nie migrują "bo im zimno" ale dlatego że na terenach dotąd zajmowanych zaczyna brakować pokarmu). Nas oczywiście interesuje migracja reprodukcyjna i tu raczej przyrodnicy są zgodni - to efekt... zlodowacenia! Skończyło się zaledwie 100 tysięcy lat temu (na dobre to jeszcze się nie skończyło, ale Europę od lodowca nizinnego uwolniło), dla Homo Sapiens (dyspnoicus) to szmat czasu, dla instynktów ledwie mgnienie. Generalnie także migracja rozrodcza jest związana z okresowymi brakami pokarmu, ale w sposób pośredni.

    Sen - na pewno wiemy że jerzyki śpią podczas lotu, więc być może także owady. Skoro do snu podczas marszu zdolny jest człowiek, to pewnie i dla owada nie będzie to problem. Zwłaszcza w sprzyjających warunkach prądów powietrznych.

    Całkiem realne jest po prostu wyłączanie całkowicie aktywności mózgowej inna niż niezbędna dla podtrzymania funkcji wegetatywnych i (być może) utrzymania się w powietrzu. Cała reszta czyli to co moglibyśmy nazwać "nadbudową" (a co zapewne służy owadowi do szybkiego reagowania na zmiany w środowisku, które nie są "objęte" instynktem) {przy okazji mielibyśmy przesłankę, tłumacząca po co natura "wymyśliła" inteligencję...}.

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Nie jestem przekonana, że niektóre gatunki ważek i motyli migrują tylko z powodów pokarmowych i rozrodczych, z pominięciem ucieczki przed zimnem. Gdyby pora roku nie miała dla owadów znaczenia, te nie kończyłyby gremialnie żywota z nadejściem mrozów, a sposobem na przetrwanie zimy nie byłoby stadium jajeczka lub larwy. Wydaje mi się, że wszystkie trzy powody odgrywają rolę w migracji omawianych owadów. Tak się szczęśliwie złożyło dla niektórych gatunków, że zostały "wyposażone" w zdolność pokonywania olbrzymich odległości i to się im, jako gatunkom, opłaca w sensie przetrwania.
      Dziękuję za komentarz i pozdrawiam :-)

      Usuń
  2. Zauważ że wszystkie (mi znane) przypadki dalekich migracji owadów, zazwyczaj kończą się złożeniem jaj i śmiercią osobników które migrowały. A to znaczy że w grę wchodzi migracja reprodukcyjna, chodzi o to by nowe pokolenie miało na terenach na których się wylęgnie wystarczające zasoby pokarmu.
    Ale to oczywiście tylko gdybanie. Dopiero metody znakowania i obserwacji owadów migrujących pozwoliły by znaleźć jednoznaczną (bądź bardziej konkretną) odpowiedź.

    OdpowiedzUsuń