15.11.5: Navegación Honeybee
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La abeja melífera doméstica, Apis mellifera, es un insecto colonial que vive en colmenas que contienen una reina, una hembra fértil, algunos drones (machos) y miles de obreras (hembras infértiles). Los trabajadores son los encargados de mantener limpia la colmena, construir los peines de cera de la colmena, cuidar a los jóvenes y, cuando envejecen (y cuando se enciende su gen for), y buscar comida - néctar y polen.
ome 5— 25% de los trabajadores de la colmena son exploradores. Su trabajo consiste en buscar nuevas fuentes de alimento para que los demás trabajadores, los forrajeros, cosechen. Si bien tanto los exploradores como los redadores se parecen, investigaciones recientes sugieren que representan subpoblaciones estables con patrones distintivos de expresión génica en sus cerebros. (Ver Liang, Z. S., et al. , en la edición del 9 de marzo de 2012 de Science.)
Cuando los exploradores descubren comida, regresan a la colmena. Poco después de su regreso, muchos forrajeros abandonan la colmena y vuelan directamente a la comida. Lo notable de esto es que los forrajeros no siguen atrás a los exploradores. Los exploradores pueden permanecer en la colmena durante horas y los que se van siguen buscando nuevas fuentes de alimento a pesar de que los retratadores siguen trayendo de vuelta amplios suministros de alimentos de los sitios que los exploradores descubrieron anteriormente. Por lo que las abejas exploradoras han comunicado a los reconfortadores la información necesaria para que encuentren el alimento por su cuenta.
Resulta que los exploradores pueden transmitir a los reagrupadores información sobre
- el olor de la comida
- su dirección desde la colmena
- su distancia de la colmena
Distancia
Cuando la comida está a 50—75 metros de la colmena, los exploradores bailan el “baile redondo” en la superficie del peine (izquierda). Pero cuando la comida está a más de 75 metros de la colmena, los exploradores bailan el “waggle dance” (derecha). El baile waggle tiene dos componentes: (1) una carrera recta - cuya dirección transmite información sobre la dirección de la comida y (2) la velocidad a la que se repite la danza que indica qué tan lejos está la comida.
La gráfica muestra la relación entre la velocidad del baile y la distancia a la comida. Se basa en datos recopilados por el etólogo alemán Karl von Frisch. Fue él quien descubrió gran parte de lo que conocemos hoy sobre la comunicación de las abejas melíferas (y fue honrado con un Premio Nobel en 1973).
¿Cómo calculan las abejas la distancia? von Frisch pensó que midieron la distancia evaluando la cantidad de energía que se necesitó para llegar allí. Pero el mecanismo resulta ser bastante diferente. Las abejas miden la distancia por el movimiento de las imágenes que reciben sus ojos mientras vuelan.
Efecto Parpadeo
Las abejas melíferas, como todos los insectos, tienen ojos compuestos. Estos dan poca información sobre la profundidad pero son muy sensibles al “efecto parpadeo”. Hace tiempo que los apicultores saben que las abejas responden mejor a las flores
- moviéndose en la brisa
- con pétalos complejos
La importancia del efecto parpadeo se puede demostrar entrenando a las abejas melíferas para que visiten los alimentos colocados en tarjetas con patrones. Por ejemplo, las abejas pueden distinguir cualquier figura en la fila superior de cualquier figura de la fila inferior con mayor facilidad de lo que pueden distinguir entre cualquiera de las figuras de cualquiera de las filas.
Evidencia de medición de distancia
Trabajando en la Universidad de Notre Dame (Indiana), Esch y Burns encontraron que cuando la colmena y la comida se colocaron encima de edificios altos (50 m), la velocidad del baile de meneo indicaba una distancia solo la mitad de la distancia indicada por las abejas que recorrían la misma distancia (230 m) a nivel del suelo. Las características del paisaje pasan por la retina más rápido cuando están cerca que cuando están lejos (compare los cambios en su visión desde un avión a la altitud de crucero y a medida que se acerca a la pista).
Pruebas de comportamiento de búsqueda
Trabajando en la Universidad Nacional Australiana, Srinivasan y sus colegas construyeron túneles decorando las paredes interiores con patrones para crear parpadeo. En estos tres experimentos, las abejas fueron alimentadas por primera vez en medio del túnel de diámetro estándar. Después se retiró la comida.
- Usando el mismo túnel, los redadores llegaron al mismo lugar en el túnel.
- Usando un túnel más estrecho, los redadores comenzaron a buscar alimentos cerca de su entrada. Obligadas a volar más cerca de las franjas verticales, las imágenes se movieron más rápido.
- Usando un túnel de mayor diámetro, los rebuscadores buscaron alimento en su extremo más alejado. Volando más lejos de las franjas, las imágenes se movían más lentamente.
Pruebas de comportamiento de baile
Todos los túneles tenían 6 metros de largo y se ubicaban a 35 metros de la colmena —bien dentro de la distancia (50—75 m) que normalmente provoca el baile redondo.
- Las abejas fueron alimentadas en la entrada. De vuelta a la colmena, bailaron el baile redondo como cabría esperar.
- Abejas alimentadas al final del túnel. De vuelta a la colmena, bailaban el baile waggle. A pesar de que la distancia total de la colmena (41 m) todavía estaba dentro del rango “redondo”, la complejidad del escenario pasó en los últimos 6 m, provocó el baile waggle.
- Abejas alimentadas al final del túnel decoradas con franjas horizontales. Estos no crearon parpadeo mientras las abejas volaban, y a su regreso a la colmena bailaron el baile redondo.
Se puede leer sobre este segundo conjunto de experimentos en Srinivasan, et. al., Science, 4 de febrero de 2000.
Los reclutas responden a la desinformación dada por los exploradores que regresan
Más recientemente, los grupos Esch y Srinivasan se han unido para demostrar que los ingenuos forrajeros son engañados por la desinformación que les dan los exploradores que regresan. Cuando los exploradores se alimentaban a solo 11 m de la colmena pero al otro extremo de un túnel rayado, bailaban el baile de meneo en la colmena como si la comida hubiera estado a 70 m de distancia. La mayoría de los trabajadores que reclutaron volaron (sin pasar por el túnel) 70 m buscando comida. Puedes leer sobre estos experimentos en Ungless, et. al., Nature, 31 de mayo de 2001.
Dirección
Por sí mismo, el conocimiento de que la comida está a 6 kilómetros (3.7 millas) de distancia no es muy útil. Pero von Frisch también señaló que la dirección de la porción recta del baile waggle variaba con la dirección de la fuente de alimento de la colmena y la hora del día.
- En cualquier momento, la dirección cambia con la ubicación de la comida.
- Con una fuente fija de alimento, la dirección cambia en el mismo ángulo que el sol durante su paso por el cielo.
Pero
- El sol no es visible dentro de la colmena.
- Los exploradores bailan en la superficie vertical de los peines.
¿Cómo, entonces, traducen los ángulos de vuelo en la colmena oscurecida?
La imagen muestra la relación entre el ángulo de la danza sobre el peine vertical y el porte del sol con respecto a la ubicación de los alimentos. Cuando la comida y el sol están en la misma dirección, la porción recta del baile waggle se dirige hacia arriba. Cuando la comida está en algún ángulo a la derecha (azul) o izquierda (roja) del sol, la abeja orienta la porción recta de su danza en el mismo ángulo a la derecha o izquierda de la vertical.
Usando radar para rastrear abejas individuales reclutadas por el baile waggle, Riley, J. R., et al., (Nature, 12 de mayo de 2005) han demostrado que los reclutas sí vuelan en la dirección indicada. Incluso ajustan su trayectoria de vuelo para compensar que el viento los desvíe del rumbo. No obstante, su curso rara vez es tan preciso que puedan encontrar la comida sin la ayuda de la visión y/o el olfato a medida que se acercaron a ella.
Otras características
Sentido del tiempo
Cuando los exploradores permanecen en la colmena durante un largo período, cambian la dirección de la porción recta del baile waggle a medida que avanza el día (y la dirección del sol cambia). Pero no pueden ver el sol en la colmena oscurecida. Evidentemente, están “conscientes” del paso del tiempo y hacen las correcciones necesarias.
El sentido del tiempo de las abejas melíferas ha sido conocido desde hace mucho tiempo por las personas que tienen bocadillos dulces en su jardín a una hora determinada todos los días. A pocos minutos del tiempo regular, las abejas forrajeras llegan por su parte de la mermelada. La velocidad del reloj de la abeja parece estar relacionada con su tasa metabólica. Si las abejas normalmente puntuales son refrigeradas (para disminuir su tasa metabólica) o se exponen a una concentración anestesiante de dióxido de carbono llegan tarde a la mesa de picnic (gráfica anterior).
Luz polarizada
von Frisch también descubrió que los exploradores (y los redadores) en realidad no tienen que ver el sol para navegar. Siempre y cuando puedan ver un pequeño parche de cielo azul claro, se llevan bien. Esto se debe a que la luz del cielo está parcialmente polarizada, y el plano de polarización en cualquier parte del cielo está determinado por la ubicación del sol. ¡Pruébalo girando un par de gafas de sol polaroid®!
Enjambre
Antes de que surja una nueva reina, la vieja reina abandona la colmena, llevándose consigo a muchos de los obreros. El enjambre suele asentarse en algún lugar, por ejemplo, en una rama de árbol, mientras que los exploradores van en busca de un nuevo hogar. Cada scout que encuentra un sitio prometedor, regresa al enjambre y baila en él como si hubiera encontrado comida. Finalmente, el enjambre parte hacia la ubicación promovida más vigorosamente. Una vez establecida la nueva colmena, muchos de los exploradores que encontraron el sitio se convertirán en cazatalentos.
Grooming
Los trabajadores tienen otro tipo de baile —vibrando rápidamente de lado a lado— que le dice a otros trabajadores que necesita ayuda para eliminar el polvo, el polen, etc. de lugares difíciles de alcanzar en su cuerpo.