Toți ca unul. Coloniile de albine, superorganisme care creează societăți complexe 24 min read

Coloniile de albine sunt adevărate superorganisme, unde fiecare individ are un rol clar pentru binele grupului. De la construirea fagurelui până la reglarea temperaturii și îngrijirea puietului, albinele arată cum funcționează o societate perfect coordonată.

Albinele melifere au captivat oamenii de mii de ani. Le-au apreciat mai ales pentru miere, dar și pentru ceară, un produs natural valoros încă din vremuri străvechi.

Viața comună, ordonată, a miilor de albine în colonii, precum și geometria impresionant de regulată a fagurilor de miere, au intrigat generații întregi de cercetători. Pentru omul modern, albinele servesc ca ajutoare esențiale în agricultură, cu rol în polenizare, și ca indicatori ai stării de mediu. 

Albinele sunt, pe scurt, dovezi clare ale legăturii dintre om și natură. De-a lungul timpului, multe culturi le-au văzut ca simboluri ale armoniei, hărniciei și altruismului. Cercetările moderne mai demitizează din această imagine, dar, în același timp, ne dezvăluie detalii fascinante despre una dintre cele mai uimitoare forme de viață de pe planetă.

Albina meliferă (Apis mellifera) este, pentru mulți, un adevărat fenomen. Coloniile lor formează o societate complexă, un „superorganism” în care fiecare individ lucrează pentru binele grupului. Viața lor se bazează pe o împărțire clară a rolurilor: reproducere, strângerea resurselor, menținerea ordinii și apărarea coloniei. Deși descoperirile despre acest „superorganism” avansează încet, ceea ce oamenii învață despre albine este atât de fascinant, încât efortul merită din plin.

Conceptul de „superorganism” în lumea animală

Conceptul de „superorganism” a fost introdus acum mai bine de un secol, în 1911, de entomologul William Morten Wheeler. Coloniile de insecte eusociale, datorită organizării lor unice, au fost văzute ca entități biologice distincte. Aceste colonii funcționează ca o unitate bine închegată, au identitate proprie și există pe termen lung – odată formate, nu se dizolvă și nu se amestecă cu altele. Ele se dezvoltă treptat, diferit de grupurile de insecte solitare care doar se adună. Wheeler a dat drept exemplu colonia de furnici, care, la fel ca un organism individual, își gestionează resursele, se reproduce și se apără de pericole.// „The ant-colony as an organism†”, onlinelibrary.wiley.com //

Eusocialitatea, cea mai avansată formă de socializare, a fost dezbătută intens de-a lungul timpului, atât de filozofi, cât și de biologi. Fascinația pentru aceste insecte vine din capacitatea lor de a învăța și de a lua decizii complexe, nu doar ca indivizi, ci ca grupuri bine integrate – o raritate în lumea animalelor. Eusocialitatea înseamnă îngrijirea cooperativă a urmașilor, produși de indivizi reproductivi, dar crescuți de alții care nu se reproduc. De asemenea, include generații care trăiesc împreună în aceeași colonie.

Cele mai complexe și bine studiate forme de comportament social se găsesc în principal la insectele eusociale din ordinul Hymenoptera (albine, furnici, viespi) și Blattodea (termitelor). Totuși, eusocialitatea apare și la alte specii, cum ar fi creveții-pistol și șobolanii-cârtiță fără blană. Se crede că acest tip de organizare a evoluat din forme mai simple de socialitate, în care părinții aveau grijă temporar de pui.// „Eusocial insects as emerging models for behavioural epigenetics”,  nature.com //

Organizare ca la carte

Wilson și Sober (1989) au venit cu o nouă perspectivă asupra conceptului de superorganism, pornind de la ideea de individ biologic. Ei descriu superorganismele ca grupuri de indivizi care, împreună, formează o organizație funcțională ce se potrivește definiției unui organism.// „Reviving the superorganism”, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov // 

Din această perspectivă, trăsătura principală a organismelor, inclusiv a superorganismelor, este capacitatea lor de a fi implicate direct în selecția naturală. Diferența față de alte sisteme sau grupuri biologice este că organismele acționează ca unități ale selecției. 

Pentru a extinde ideea de organism la coloniile eusociale, Wilson și Sober au folosit teoria selecției pe mai multe niveluri (MLS – Multi-level selection). Această teorie spune că selecția naturală poate acționa pe diferite niveluri, de la gene și celule, până la grupuri și populații. Ei au susținut că, dacă o colonie eusocială ajunge la un nivel ridicat de cooperare internă, astfel încât selecția între colonii devine mai puternică decât cea din interiorul coloniei, atunci aceasta poate fi considerată un superorganism. Altfel spus, dacă o colonie devine o unitate a selecției, ea poate fi clasificată ca superorganism.// „Revising the Superorganism: An Organizational Approach to Complex Eusociality”, frontiersin.org // 

Mai târziu, cercetători precum Edward O. Wilson și Bert Hölldobler au detaliat conceptul de „superorganism”, concentrându-se pe două trăsături esențiale: diviziunea muncii, unde doar câțiva membri se reproduc, iar ceilalți lucrează pentru binele coloniei, și suprapunerea generațiilor.

Și acești cercetători au asociat conceptul de superorganism cu societățile de insecte eusociale. În general, termenul se aplică oricărei colonii eusociale care îndeplinește trei criterii: adulții sunt împărțiți în caste – reproductivi și lucrători care nu se reproduc sau se reproduc parțial; mai multe generații de adulți trăiesc împreună în același cuib; lucrătorii nereproductivi sau cu rol redus în reproducere îngrijesc puietul.

Pentru cei care preferă o definiție mai strictă, superorganismul se referă doar la coloniile care au atins un nivel avansat de eusocialitate. În astfel de colonii, conflictele dintre indivizi pentru reproducere sunt minime, iar casta lucrătoare este adaptată pentru a crește eficiența coloniei în competiția cu alte colonii.// „The emergence of a superorganism through intergroup competition”, pnas.org //

Viața în interiorul unei colonii de albine

Așa cum corpul uman funcționează ca o unitate integrată, deși este alcătuit dintr-o multitudine de celule, superorganismul reprezentat de colonia de albine operează ca un întreg coerent, deși este format dintr-o multitudine de albine. 

Deciziile colective ale miilor de albine, cu roluri schimbătoare odată cu vârsta, formează un sistem integrat – colonia, care funcționează ca un superorganism. Organizarea acesteia permite construirea fagurilor, producerea de albine, colectarea hranei, apei și materialelor, protecția stupului și supraviețuirea prin roiuri. Orice abatere poate duce la boli, haos sau colapsul coloniei.// „The Superorganism and Herd Health for the Honey Bee”, onlinelibrary.wiley.com //

Albinele trăiesc în grupuri unde fiecare individ depinde complet de colectiv pentru supraviețuire și reproducere. Fără grup, șansele de succes evolutiv ale unei albine sunt zero. Această dependență le permite să reziste lipsurilor și frigului, supraviețuind la temperaturi de până la -80°C. Datorită acestei adaptări, albina meliferă (Apis mellifera) a colonizat habitate variate, de la Europa de Nord la sudul Africii.// „Organization of honeybee colonies: characteristics and consequences of a superorganism concept”, apidologie.org //

Albina meliferă este un exemplu de vârf al evoluției sociale. Coloniile au o singură regină, alături de 20.000-40.000 de lucrătoare și 200–300 de trântori. Reginele și lucrătoarele provin din ouă fertilizate depuse de regină, soarta lor fiind decisă de tipul de celulă și de alimentație: lăptișor de matcă pentru regine și un amestec de miere și polen pentru lucrătoare. Masculii apar din ouă nefecundate.

Larvele albinelor trec prin mai multe stadii de dezvoltare, urmate de transformarea în pupă și de o metamorfoză completă în celulele fagurelui. După ce devin albine adulte, lucrătoarele parcurg un proces numit „polietism temporal”, în care își schimbă treptat rolurile pe măsură ce înaintează în vârstă. În primele 2–3 săptămâni de viață adultă, acestea îndeplinesc sarcini în interiorul stupului, cum ar fi îngrijirea puietului, curățenia și întreținerea structurii coloniei, contribuind astfel la buna funcționare a superorganismului.

Regina este singura care depune ouă. Paul Starosta/Getty Images

Roluri bine definite

Pe măsură ce cresc, albinele lucrătoare preiau roluri diferite, cum ar fi albine însoțitoare, care hrănesc și îngrijesc regina, sau albine producătoare de ceară. Mai târziu, își schimbă activitatea și devin albine culegătoare, adunând nectar și polen din afara stupului. Acesta rămâne rolul lor principal până la sfârșitul vieții, care durează între 5 și 7 săptămâni.// „Honey bees as a model for understanding mechanisms of life history transitions”, sciencedirect.com //

Regina este singura care depune ouă, ajungând la peste 2000 pe zi. Deși lucrătoarele au ovare, depun ouă doar rar, iar acestea sunt nefecundate, rezultând doar masculi. Lucrătoarele nu pot trăi pe cont propriu, depinzând complet de regină într-un sistem bine coordonat de comunicare și cooperare între membrii coloniei.

Trântorii, sau masculii coloniei, au un singur scop: reproducerea, asigurând diversitatea genetică, esențială pentru supraviețuirea speciei. Deși indispensabili pentru perpetuarea coloniei, nu iau parte la munca stupului, ceea ce explică reputația lor. După împerechere, aceștia mor, iar cei care nu reușesc să se împerecheze sunt alungați din stup toamna, când resursele devin limitate. Rolul lor unic și efemer subliniază importanța fiecărui membru în echilibrul și funcționarea coloniei.

Astă-seară muncim în familie

Comportamentul albinelor este extrem de flexibil, ceea ce susține ideea de superorganism. În coloniile complexe, precum cele ale albinei melifere, sarcini precum colectarea hranei sau diviziunea muncii nu sunt controlate doar de regină, ca în coloniile mai simple. Aici, aceste procese sunt împărțite, iar coordonarea generală se bazează pe interacțiunile dintre regină și lucrătoare, dar și între lucrătoare, ceea ce asigură funcționarea eficientă a coloniei.

Cum se explică aceste diferențe? Cercetările arată că eusocialitatea albinelor melifere se bazează pe un sistem complex de comunicare chimică. Feromonii, substanțe chimice speciale, funcționează ca hormoni externi, influențând fiziologia și comportamentul membrilor coloniei și menținând echilibrul acesteia.

Albinele își pot ajusta ritmul de dezvoltare și chiar reveni la roluri anterioare, în funcție de nevoile coloniei. Dacă lipsește personal suficient pentru îngrijirea puietului, albinele tinere își prelungesc perioada de „doici”, amânând alte sarcini. La fel, în lipsa albinelor tinere, cele mai bătrâne, care ar trebui să fie culegătoare, revin la îngrijirea puietului, devenind „doici reîntoarse”. Acest comportament flexibil asigură adaptabilitatea coloniei.

Comportamentul de culegere al albinelor este influențat de demografia coloniei, printr-un mecanism de inhibiție socială. Albinele mai bătrâne, care culeg hrană, eliberează oleat de etil, o substanță din feromonul de puiet, care oprește albinele mai tinere să înceapă culegerea.// „Regulation of behavioral maturation by a primer pheromone produced by adult worker honey bees”, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov // Această plasticitate comportamentală este esențială pentru menținerea eficienței și rezilienței coloniei în fața schimbărilor.

Strângeți rândurile!

O colonie de albine nu este doar o adunare de indivizi, ci un organism colectiv care funcționează ca un tot unitar. Poate fi văzută ca un organism viu de câteva kilograme, capabil să îndeplinească toate funcțiile esențiale: hrănire, digestie, echilibru nutrițional, distribuirea resurselor, respirație, reglarea apei și temperaturii, perceperea mediului, luarea deciziilor și mișcarea.

Un exemplu clar al acestei integrări este reglarea temperaturii interne a coloniei. De la sfârșitul iernii până toamna, în timpul creșterii puietului, temperatura din stup rămâne constantă între 33° și 36°C, apropiată de cea a corpului uman, indiferent de variațiile temperaturii exterioare.

Pe măsură ce temperaturile scad, albinele lucrătoare își schimbă poziția în cuib, formând o configurație specifică. În 1914, s-a observat că temperatura din centrul cuibului crește odată cu scăderea temperaturii exterioare. Albinele tinere, mai sensibile la frig, se mută instinctiv spre centru, unde este mai cald.

Albinele mai bătrâne, mai rezistente la frig și capabile să genereze căldură prin tremuratul mușchilor de zbor, se așază în straturile intermediare și la marginea cuibului. Când temperaturile scad și mai mult, toate albinele, indiferent de vârstă, se grupează strâns pentru a conserva căldura.

Căldura produsă de albinele mature prin tremurat încălzește întregul grup. Acest proces este reglat de două praguri: 35°C și 15°C. Albinele tinere, care preferă 35°C, se mută mai aproape sau mai departe de centru pentru a-și găsi locul optim. La 15°C, limita inferioară, albinele mature pot începe să tremure pentru a genera căldură.// „Emergent Properties in the Honey Bee Superorganism”, tandfonline.com //

Printre dovezile integrării funcționale ridicate se numără respirația colonială, care crește ventilația pentru a preveni acumularea de CO₂ peste 1–2%, și circulația colonială, care asigură hrănirea albinelor producătoare de căldură din zona centrală cu miere din fagurii periferici. De asemenea, răspunsul febril al coloniei ridică temperatura cuibului pentru a combate infecțiile fungice periculoase. Poate cea mai impresionantă dovadă a naturii de superorganism este modul în care un roi acționează coordonat și inteligent în alegerea unui nou loc de cuibărire.// „Honeybee Democracy”, jstor.org //

Fagurele, scheletul superorganismului

O altă dovadă de cooperare perfectă a membrilor coloniei de albine se vede în construcția fagurelui. Fagurele este atât de important pentru viața coloniei, încât funcționează aproape ca un membru al acesteia. El stă la baza tuturor activităților esențiale: creșterea puietului, depozitarea hranei, depunerea feromonilor, recrutarea albinelor prin dansuri și transmiterea semnalelor vibraționale.

Metaforic, fagurele este scheletul superorganismului. Fără el, nimic nu poate funcționa, de aceea construirea lui este prioritatea principală pentru un roi care se mută într-un loc nou. Fagurele este format din celule hexagonale goale, făcute din ceara secretată de glandele de pe abdomenul albinelor lucrătoare. După ce prima celulă este creată, celelalte se construiesc folosind laturile celulelor adiacente. Totuși, producerea fagurelui este foarte costisitoare din punct de vedere metabolic: o colonie are nevoie de 6,3 kg de miere pentru a produce 1 kg de fagure.

Colonia de albine reprezintă așadar o entitate fascinantă, capabilă să atingă un nivel incredibil de complexitate și din acest motiv albinele din cadrul ei reprezintă printre cei mai de succes colaboratori care există în natură.

Rubrica Jurnal de naturalist este o colaborare între Muzeul Național de Istorie Naturală „Grigore Antipa” și Mindcraft Stories și conține texte realizate de cercetătorii muzeului, care-și propun să ofere cititorilor articole despre biodiversitatea din România.