Páření včelí královny s trubcem: vlastnosti, řízení procesu

Nejdůležitější biologické znaky reprodukčního procesu u včel.

Partenogeneze. Polyandrie. Gamogeneze.
zh-l „Včelařství“ č. 3-2008 #Biologie včelí rodiny
Nejdůležitější biologické znaky reprodukčního procesu u včel: a) polyandrie; b) kombinace dvou forem rozmnožování: partenogeneze (rození samců z neoplozených vajíček) a gamogeneze (rození matek a dělnic z oplozených vajíček); c) nemožnost oplodnění trubcem více než jedné matky.
Zkusme se na ně podívat pozorně a najít odpovědi na mnohé otázky, které zajímají nejen včelaře, ale i biology a entomology.
Je známo, že polyandrie je páření včelí královny s několika trubci. Tento jev u včel poprvé objevil ruský vědec V.V Tryasko v roce 1951, čímž vysvětlil dlouho zpozorovaný fakt narození potomků různé kvality od stejné královny. V tomto případě bylo vysloveno mnoho hypotéz o původu a roli polyandrie u včel.

V.V. Tryasko při pitvě velkého počtu královen vracejících se z páření objevil nesoulad mezi množstvím spermií v genitálním traktu a spermatékou dělohy a množstvím spermií v genitáliích trubce: v tamních párových vejcovodech bylo několikrát více spermií než v genitáliích jednoho muže. Byly zaznamenány opakované páření královen a jejich návrat s „vlakem“ – součástí dronových genitálií. Podle výpočtů autora objevu se královna páří s 9–10 samci.

Ve většině případů nevyžaduje opakované lety: najednou se páří postupně s několika samci. Tato forma manželských vztahů poskytuje dlouhé (až 8 let) období aktivní reprodukční funkce dělohy.

„Větvení“ jedno až dvouletých matek je důsledkem vyčerpání zásob spermií získaných při páření. Tato vlastnost páření mezi trubci a matkami a přítomnost spermatéky (spermatéky) v matce, jejíž velikost jí umožňuje pojmout semennou tekutinu několika samců, se vyvinula během evoluce včel.

Tento jev je základem pro zachování a aktivní život biologické jednotky – včelí rodiny a následně i přežití druhu.

Nabízí se otázka: proč evoluce včel šla cestou vzniku a rozvoje polyandrie? Je zcela logické předpokládat možnost alternativního řešení problému plnění děložní spermatéky dostatečným množstvím semenné tekutiny, konkrétně evoluce na cestě zvyšování produktivity spermií trubců. Příroda však tuto cestu odmítla. Existuje tedy důležitější důvod (nebo důvody) než stupeň plnění děložní spermatéky. Co je to?

Pro zodpovězení této otázky je třeba zvážit roli dalšího biologického znaku včel, který na první pohled nemá s polyandrií nic společného – fungování dvou forem rozmnožování u nich: partenogeneze (nepohlavní rozmnožování) a gamogeneze (pohlavní rozmnožování). ).

Je známo, že z oplozených vajíček nakladených královnou se rodí samice (královny a dělnice) a z neoplozených vajíček pouze samci (trubci). Z evolučního hlediska je pohlavní rozmnožování dokonalejší, protože zvyšuje životaschopnost potomstva a jeho přizpůsobivost neustále se měnícím podmínkám prostředí, to znamená, že přispívá k přežití druhu. Možná by tedy bylo lepší, kdyby se z oplozených vajíček nerodily jen včelí matky (a dělnice), ale i trubci?

Přírodní výběr, jak víme, nemilosrdně odmítá vše, co je pro daný druh škodlivé. Pokud si včely v procesu dlouhé evoluce zachovaly kombinaci dvou metod rozmnožování, znamená to, že existuje biologická výhodnost, která jim pomáhá přežít v boji o existenci. Z čeho se skládá?

Odpověď je třeba hledat v rozboru životních podmínek a rozmnožování včel v přírodě. Nejsou tam žádné včelíny. Může se stát (a nepochybně často stává), že v blízkosti včelí rodiny, která obsadila například dutý strom, nemusí být další. V lese, jak víte, není příliš obvyklé najít stromy s dutinami vhodnými pro usazení včel, tedy o objemu minimálně 25–50 dm3 (připomínám, že objem jednoho Dadanovského budova je více než 60 dm3).

V případě rojení se mladá královna, která vyletí na útěk, velmi pravděpodobně spáří s trubci z vlastní rodiny, tedy narozenými od stejné matky. S tím ale úzce souvisí páření, které, jak známo, často vede k degeneraci potomků a prudkému poklesu jejich životaschopnosti! Pak se nabízí otázka: proč včely během mnoha desítek tisíc let nezdegenerovaly a nadále úspěšně existují nejen v podmínkách domestikace, ale i v přírodě?

Nyní je biologický význam kombinace dvou způsobů reprodukce jasný. Královna a trubec, potomci stejné matky, mají odlišnou dědičnost: trubec narozený z neoplozeného vajíčka nese dědičné vlastnosti přenášené pouze (v tuto chvíli podmíněně) od matky a královna zdědí vlastnosti otce a matka, to znamená, že mají jinou sadu genů. Proto blízce příbuzné páření u včel nevede k degeneraci. To je důvod, proč je zapotřebí kombinace gamogeneze a partenogeneze: k zajištění genetické rozmanitosti samců a samic v rodině včel.

Nyní se opět vraťme k polyandrii. V procesu mnohaleté praxe umělého líhnutí matek bylo každoročně zaznamenáno narození různých matek z larev odebraných z mateřské kolonie ve stejný den z buněk stejného plástu. V roce 2006 tak z 38 larev přijatých do pěstounské rodiny bylo 26 mladých královen šedé barvy (jako jejich matka), 7 světlých se zjevnými známkami žlutosti na tergitech a sternitech, 5 velmi tmavých, téměř černých.

Přibližně stejný poměr počtu královen různých barev se vyskytoval i v jiných letech. Je důvod se domnívat, že rozdílná kvalita sesterských matek se projevuje nejen odlišností zbarvení, ale i produktivitou rodin, jejich sklonem k rojení, povahou tuleně medonosného (suchý, polosuchý, mokrý). a chování včel při kontrole rodin. To znamená, že se jedná o geneticky odlišně kvalitní potomky.

Nyní si představme, co by se dělo za života včel v přírodě, kdyby všechny matky-dcery narozené v důsledku rojení (včetně rojů „sekund“ a „třetin“), kterých může být za dva až tři roky dostatek. život královny-matky velké množství (až 12), byly totožné, to znamená, že pocházely od stejného otce? Inbrední páření v dalších generacích (děti – vnuci – pravnoučata) by mohlo negativně ovlivnit životaschopnost potomků.

Odpověď na výše uvedenou otázku je tedy zcela logická: jaká je biologická role polyandrie u včel a proč se tato vlastnost vyvinula během evoluce? Je nutné zajistit genetickou diverzitu u potomků královen a jejich prostřednictvím i v dalších generacích trubců.

Stejnou roli hraje i třetí ze zmíněných znaků biologie včely medonosné – možnost dronové inseminace pouze jedné královny. Je známo, že samec umírá v důsledku páření s královnou. Nabízí se otázka: proč je k němu příroda tak krutá? Možná by bylo lepší, kdyby jeden dron mohl oplodnit několik královen? Včely by potřebovaly méně peněz na odchov samců, kteří v rodině nevykonávají žádnou práci a jsou v jistém smyslu „volnoši“.

Dá se předpokládat, že mezi předky moderních včel mohla na samém počátku procesu vzniku Apis mellifera existovat evoluční větev, ve které byli trubci polygamní, tedy pářili se s více matkami. Pokud však nějaká byla, ukázalo se, že je to slepá ulička. Faktem je, že páření jednoho trubce s několika matkami by nevyhnutelně vedlo ke snížení genetické diverzity v populaci včel.

Nejsilnější negativní důsledky trubčí polygamie by se projevily v případech, kdy jeden samec inseminuje sesterské královny: jejich potomci by byli zcela geneticky identičtí a páření trubců a z nich narozených královen by nevyhnutelně vedlo k degeneraci a snížení životaschopnosti.

Přirozený výběr v průběhu evoluce vyvinul mechanismus pro vyloučení samce, který se pářil se samicí, z další účasti na reprodukčním procesu. A nyní, přitahován pohlavním feromonem vylučovaným panenskou dělohou, s ní několik trubců (až 10) jeden po druhém vstupuje do páření, aniž by si všímali smutného osudu předchůdkyně.

Všechny tři faktory, které jsme zvažovali – polyandrie, přítomnost dvou forem rozmnožování, stejně jako úhyn trubců během procesu páření – tedy slouží jednomu účelu – zajistit genetickou diverzitu potomstva, což přispívá ke zvýšení vitality. jak jednotlivé čeledi a regionální (zonální) populace, tak obecně i druhy včel medonosných. Vytvořily se podmínky, které umožňují předcházet negativním důsledkům často se vyskytujících případů úzce souvisejícího páření a zajišťují vysokou životaschopnost a adaptabilitu na neustále se měnící podmínky prostředí.

V přirozených podmínkách putování rojů při hledání vhodného místa pro osídlení (dutý strom, skalní štěrbina apod.) pomáhá obohatit genetický potenciál místních populací včel, tedy zlepšit jejich životaschopnost. Jak víte, včelař dělá opatření k zamezení rojení, a pokud k němu dojde, roje odchytí a usadí přímo tam na včelnici.

Aby zabránil vyčerpání genetického potenciálu včelí populace chované na včelnici, musí na sebe vzít poslání, které v přírodě plní potulné roje. Čas od času je potřeba „vstříknout čerstvou krev“ nákupem a použitím určitého počtu matek stejného plemene, ale z jiného regionu, pro umělý odchov matek (ale i trubců).

Doufáme, že včela medonosná, jeden z nejúžasnějších výtvorů přírody, bude žít a těšit lidi svou přítomností ve světě kolem nás až do konce věků.

M.I. BOLDIREV, doktor zemědělských věd, čestný vědec Ruska, Michurinsk – vědecké město Ruské federace.