BUMBLEBEES USE PERFUME PATTERNS TO TELL FLOWERS APART

Pollinators don’t just wing it when it comes to finding a sweet treat: the shape, colour, perfume and even electrical charge of flowers are all known to offer clues.

But now researchers say bumblebees also use another floral feature to guide them: how the concentration of a scent varies across the flower’s surface.

“[This study shows that] bees can tell the difference between flowers where the only difference is their spatial arrangement of scent – and that suggests they could use that information to make their foraging more efficient,” said Dr David Lawson, co-author of the research from the University of Bristol.

What’s more, scientists found that bees appear able to apply what they have learnt from patterns of scent to patterns of colour, suggesting the fuzzy critters might be even smarter than suspected.

Writing in the journal Proceedings of the Royal Society B, Lawson and colleagues from the University of Bristol and Queen Mary University of London reveal how they exposed 31 bumblebees, one at a time, to plastic discs in which an array of tiny wells were filled with peppermint oil to create either a cross or a square pattern .

One group of bees encountered a sugar solution placed in the centre of the discs with a circular pattern of peppermint oil, the other group found the sweet reward on discs with a cross-shaped pattern. Meanwhile water was placed on the “flowers” with the alternative pattern to those bearing the treat.

Once the bees drank from the sugar-bearing “flowers” on more than eight out of 10 consecutive occasions the team deemed them trained and let them lose, one at a time, on another set of 10 flowers. Half of these had a peppermint cross pattern, and half had a circular pattern, with water placed in the centre of all of them.

The team found that bees trained to head for flowers with a circular scent pattern preferentially spent time drinking on such flowers, even though there was no sugary treat, while those trained to go to the cross pattern, preferred to drink from flowers with a peppermint cross.

That, said Lawson, reveals bumblebees can tell blooms apart simply by the way a scent is distributed across a flower.

The team then presented a group of trained bees with two sorts of unscented paper discs bearing a sugary drink, one with red dots arrange in a cross, the other with the dots arranged in a circle, and watched where the bees went on their first 10 landings.

The results show that bees trained to bumble off to a peppermint-scented cross were more likely to choose to visit the cross-shaped array of red dots.

“There could be some kind of sensory overlap between vision and olfaction, ” said Lawson. “It is kind of like a human looking in a handbag and making a visual interpretation of what they are feeling with their hands.”

The team went on to present untrained bees with “flowers” boasting both a scent pattern and coloured visual pattern, finding that bees learned which blooms hosted a sweet treat faster when the patterns matched than when they were at odds. However the effect was only pronounced for circular scent patterns.

Dr Paul Graham, an expert in insect navigation from the University of Sussex, said the discovery that bees trained on a cross scent are able to recognise the same pattern visually was fascinating, although he said it wasn’t necessarily the case that bees are demonstrating an abstract sense of shape.

“That is something we think of as being an ability of clever animals,” he said. “Of course the thing now is we have to work out how a bee does that.”

THE GUARDIAN - NICOLA DAVIS

Més

YOU SHOULD THINK OF HUMMINGBIRDS AS BEES WITH FEATHERS

What’s small, buzzes here and there and visits flowers?

If you said bees or hummingbirds, you got it. And you wouldn’t be the first if you mixed the two up. In Medieval Europe, some called bees the smallest birds. In Chinese and Japanese, the words for hummingbird translate into “bee bird.” Today we call the smallest hummingbird — weighing less than a penny and only a bit larger than the biggest bee — the bee hummingbird.

And now a group of researchers say we should embrace our history of lumping the two together. The way scientists study bees could help them study hummingbird behavior, too, they argue in a review published Tuesday in Biology Letters.

Scientists first compared the two back in the 1970s when studying how animals forage. The idea is that animals use a kind of internal math to make choices in order to minimize the work it takes to earn maximum rewards. Researchers at the time focused on movement rules, like the order in which they visited flowers, and where flowers were located relative to others. It was “almost like an algorithm” for efficient foraging, said David Pritchard, a biologist at the University of St. Andrews in Scotland who led the review. Hummingbirds and bees had similar solutions.

You’re a Bee. This Is What It Feels Like.

We’re taking you on a journey to help you understand how bees, while hunting for pollen, use all of their senses — taste, touch, smell and more — to decide what to pick up and bring home.

But the study of optimal foraging, as it was called, overlooked what animals learned about their environments. Bees decipher which flowers are more rewarding than others. They learn about color and how to manipulate a flower among other information. Decades before the concept of optimal foraging, Frank Bené, an American ornithologist, discovered that hummingbirds learned about color too, contrary to the belief that they were innately attracted to red. Hummingbirds also remembered locations of feeders that he moved in his garden.

As the field of animal cognition emerged, hummingbird and bee research diverged. Neuroscientists and behavioral ecologists developed ways to study bee behavior in naturalistic settings. Hummingbird researchers compared hummingbirds to other birds and borrowed methods from psychology to study their capacity to learn in the lab.

To be fair, hummingbirds and bees differ. Hummingbirds have more advanced eyes and brains than bees. Olfaction, while important for bee memory, has historically been ignored in hummingbirds. Honeybees and bumblebees are social; hummingbirds typically aren’t. Bees rely solely on flowers for nectar and pollen; hummingbirds also eat insects, which may require that their brains work differently, Beth Nichols who studies bee behavior at the University of Sussex in Britain wrote in an email.

But however they perceive or process information, they both experience similar information, Dr. Pritchard said. Bees and hummingbirds approach flowers that distribute food predictably in time in space, so he and his colleagues have turned to these animals’ commonalities.

Can You Pick the Bees Out of This Insect Lineup?

How can we save the pollinators if we don’t even recognize them?

In day-to-day foraging, for instance, hummingbirds may rely on more of a bee’s-eye view than a bird’s-eye view. Like other birds, they rely on landmarks, distances and directions to make maps when migrating long distances, but they don’t use these cues to find flowers. Move a flower just an inch or so away from where a hummingbird thought it was and it will hover over the flower’s original location. Dr. Pritchard is investigating if, like bees, hummingbirds engage in view matching — hovering, scanning snapshots of a place to its memory and using those as references later.

Like bees, hummingbirds also create repeated routes between flowers during feeding, as a trapper might check traps. In the lab they learn arbitrary sequences, following one flower to the next over hundreds of trials. But they won’t do it in nature. Taking methods from bee work, however, researchers put hummingbirds in an arena of artificial flowers that refilled with nectar like flowers in the wild. Like bees that find the fastest way to nectar-rich flowers on their own, hummingbirds also found the most efficient paths, rather than following the order in which researchers had presented flowers

Ultimately, Dr. Pritchard said, advances in our understanding of an animal can come from unexpected places.

“The idea of getting inspiration from insects to study birds and mammals is something that doesn’t happen very often.”

By  JOANNA KLEIN - THE NEW YORK TIMES

Més

DESCUBIERTO EL MECANISMO NEURONAL DEL BAILE DE LAS ABEJAS

Las abejas saben perfectamente a qué distancia está su alimento y en qué dirección, respecto a la colmena y el Sol. Lo que las hace tan eficaces es su sistema de comunicación. Desde finales de los años sesenta, se sabe que practican un meticuloso baile que produce vibraciones en el panal para comunicarse. Ahora se ha descubierto que son unas interneuronas las que dotan a las abejas melíferas de una suerte de oído que les permite percibir la danza en la oscuridad de la colmena.

El doctor Hiroyuki Ai y sus colegas criaron insectos en colmenas en el campus de la Universidad de Fukuoka en Japón. Observaron el baile de las abejas. Se dieron cuenta de que hay tres tipos principales de interneuronas en el centro auditivo del cerebro de la abeja que responden a pulsos de vibración similares sus golpes de abdomen.

Las interneuronas son los enlaces cortos entre las neuronas del sistema nervioso central. Es decir, no conectan directamente con nuestros receptores de sentidos y acciones (como el ojo, los músculos o la piel).

El estudio, publicado en JNeurosci, establece una base para comprender cómo los insectos sociales procesan la comunicación simbólica.

La salud de las abejas es la salud del planeta. Varios estudios han demostrado cómo los efectos del rápido cambio climático en la distribución de las flores altera los comportamientos de estos insectos. Y, de igual forma, la ausencia de abejas, afectadas por la acción humana, provoca que haya ejemplares sin polinizar y, por tanto, sin posibilidad de reproducirse.

Las abejas son el grupo de insectos polinizadores más diverso, numeroso y efectivo del planeta. Son claves en la preservación de los ecosistemas terrestres. Organizaciones como Greenpeace, que inició en 2013 su campaña para salvar las abejas, recuerda que la FAO apuntó que “el declive de las abejas está ocurriendo en todo el mundo y que el resto de polinizadores están en la misma situación”.

Font: El independiente

Més

THE SECRET INGREDIENT THAT STOP HONEYBEES FROM BECOMING QUEENS

“You are what you eat” is a common adage among humans, but a new study explains why it might be more apt for honeybees

In a paper published Thursday in PLOS Genetics, researchers found specific molecules in the pollen and honey mixture that honeybee larvae feed on cause physical changes that determine whether females develop into long-living, reproductive queens or the mostly sterile workers that nourish larvae and collect food.

Researchers have long known that these differences are not determined at birth, but rather are a product of diet. Larvae that eat royal jelly, a substance secreted by the glands of nurse bees, develop into queens, while those that feed on a combination of pollen and honey called bee bread become workers.

Previous research focused on the role of the protein and sugar-rich royal jelly in caste development, but this study found a new mechanism: small molecules in plants called microRNA. These molecules can affect the size and colorfulness of plants, and also play a crucial role in bee development. Transferred to a bee through bee bread, the microRNA can affect genes in ways that delay physical development and keep the bees sterile.

Font: The New York Times

Més

PER QUÈ ELS INSECTES FAN LA METAMORFOSI?

La majoria d’insectes experimenten un procés de transformació al llarg del seu desenvolupament amb el fi d’assolir la fase adulta o imaginal (p.e. les papallones). Aquest procés rep el nom de metamorfosi, encara que el seu origen es diferencia força de la metamorfosi que duen a terme els amfibis. Ara bé: t’has preguntat algun cop el perquè d’aquesta transformació? Quin és el sentit i l’origen de la metamorfosi dels insectes?

Aprèn sobre els diferents tipus de metamorfosi, el seu origen i funció al llarg d’aquest article.

La metamorfosi és un procés biològic mitjançant el qual els organismes es desenvolupen des del moment del seu naixement fins a l’adultesa, passant per més o menys estadis juvenils, per mitjà de grans transformacions i/o remodelacions corporals (tant fisiològiques com estructurals).

Hi ha molts grups d’animals que es desenvolupen mitjançant aquest procés, encara que la majoria no comparteix l’origen ni la natura de les seves transformacions. Així doncs, mentre que la metamorfosi dels amfibis té lloc gràcies a la remodelació de teixits ja existents al cos del juvenil, als insectes aquesta té lloc per mitjà de la ruptura dels teixits larvals i per l’aparició de grups de cèl·lules totalment noves.

L’ècdisi o muda

Per entendre millor el procés de metamorfosi dels insectes, primer hem de parlar sobre la muda: què és la muda i per què és tan important pels insectes i pels artròpodes en general?

Tots els animals regeneren d’alguna forma els seus teixits més superficials, és a dir, aquells que es troben en contacte amb el medi i que els protegeixen de les agressions externes. Els mamífers recanviem periòdicament les cèl·lules epidèrmiques; molts rèptils muden la pell amb freqüència; però, i els artròpodes?

Els artròpodes, grup que inclou els hexàpodes (el qual, al seu torn, inclou els insectes), estan recoberts externament d’un exosquelet més o menys endurit. A diferència de les capes externes d’altres animals, l’exosquelet no es desprèn progressivament, i la seva manca d’elasticitat limita el creixement de l’organisme. D’aquesta manera, a mesura que creixen aquest element esdevé una barrera que limita la seva mida, motiu pel qual han d’esquinçar-lo i desfer-se’n per continuar creixent. Aquest procés de muda a salts rep el nom d’ècdisi, i és propi dels ecdisozous (artròpodes i nematodes).

Tots els hexàpodes fan la metamorfosi?

La resposta és NO, tot i que cal aprofundir més en aquesta idea.

Tots els hexàpodes muden per poder créixer, però no tots experimenten canvis radicals per assolir l’adultesa, moment en què podran reproduir-se. Així doncs, podríem dividir els hexàpodes en dos grans grups:

HEXÀPODES AMETÀBOLS (sense metamorfosi)

Grup que inclou als tradicionalment coneguts com a Apterygota o hexàpodes sense ales (hexàpodes no insectes –proturs, diplurs i col·lèmbols- i insectes àpters com els Zygentoma o clàssicament coneguts com a Thysanura –p.e. peixets de plata o lepismes-) i als Pterygota o insectes alats que han perdut les ales secundàriament.

Atès que no tenen ales, les fases juvenils dels hexàpodes ametàbols quasi no es diferencien anatòmicament de la fase adulta (donat que totes les fases del cicle vital són àpteres). Així doncs, el desenvolupament juvenil és més simple i la seva anatomia no pateix grans canvis per assolir la constitució de l’adult; és a dir, no hi ha metamorfosi. Aquest desenvolupament també rep el nom de desenvolupament directe.

Els hexàpodes ametàbols poden mudar desenes de cops al llarg del seu creixement (fins a 50 mudes en els peixets de plata), inclús un cop assolida la maduresa sexual.

INSECTES QUE FAN LA METAMORFOSI

Tots els insectes amb ales o Pterygota (excepte aquells que les perden secundàriament).

A diferència dels anteriors, les fases juvenils sí es diferencien físicament de la fase adulta, i després de diverses mudes de creixement successives experimenten una darrera muda o transformació que dóna lloc a l’adult alat totalment madur, capaç de reproduir-se. Un cop assolida la maduresa, aquests insectes no tornen a mudar.

Tipus de metamorfosi en els insectes

Així doncs, únicament els insectes Pterygota pateixen un procés de metamorfosi pròpiament dit, gràcies al qual adquireixen les ales a més d’assolir la maduresa sexual. Ara bé, no tots aquests insectes es transformen de la mateixa forma.

Existeixen, essencialment, dos tipus de metamorfosi: l’hemimetàbola (simple o incompleta) i l’holometàbola (complexa o completa). Quines són les seves diferències?

Metamorfosi hemimetábola

En la metamorfosi simple, incompleta o hemimetàbola, els juvenils passen per diverses mudes successives fins assolir l’etapa adulta o imaginal sense que això suposi passar per un estadi d’inactivitat (pupa) i sense deixar mai d’alimentar-se.

En el moment de néixer, la cria ja rep el nom de nimfa, la qual s’assembla força a l’adult però sense presentar encara ales ni òrgans sexuals. Normalment, les fases nimfals i l’adult no comparteixen aliment ni hàbitat, és a dir, ocupen nínxols ecològics totalment diferents; de fet, en moltes ocasions les nimfes són aquàtiques i, un cop assolida la maduresa, passen a viure a terra ferma (p.e. efímeres).

En aquest tipus de metamorfosi, les nimfes duen a terme diverses mudes de creixement gràcies a les quals es van formant les ales progressivament. Finalment, la nimfa realitza la darrera muda, després de la qual sorgeix l’organisme adult capaç de reproduir-se i amb les ales plenament formades.

Aquests insectes reben el nom d’exopterigots (del llatí exo-: “fora” + pteron = “ales”), ja que les ales es desenvolupen a la part exterior del cos de forma progressiva i visible.

Metamorfosi holometábola

És el tipus més radical de metamorfosi en els insectes i, probablement, el més conegut per tots nosaltres. Un dels exemples més típics és el dels lepidòpters (papallones i arnes), però també són holometàbols els coleòpters (escarabats), els himenòpters (abelles, vespes i formigues) i els dípters (mosques i mosquits).

En el procés de metamorfosi complexa, completa o holometàbola, els insectes neixen en forma de larva, una fase prematura de l’organisme en desenvolupament que s’allunya molt morfològicament i fisiològica de la fase adulta i que, com en el cas anterior, no comparteix hàbitat ni aliment amb els adults. Aquestes larves creixen, com les nimfes de la metamorfosi hemimetàbola, mitjançant mudes successives fins a assolir la mida suficient per fer la metamorfosi pròpiament dita, moment en què duen a terme la seva darrera muda.

En tenir lloc la darrera fase larvària, aquesta entra normalment en un estadi d’inactivitat, durant el qual deixa d’alimentar-se i roman immòbil; aquesta fase rep el nom d’estadi pupal (en el qual es forma la pupa, o crisàlide en el cas de les papallones). De vegades, en finalitzar aquesta fase els organismes ja comencen a assemblar-se força més a l’adult degut a les reorganitzacions estructurals que tenen lloc a nivell anatòmic i a l’aparició de nous òrgans i teixits.

Un cop finalitzat el procés de transformació, l’organisme es reactiva i adquireix definitivament la seva forma adulta sexualment madura i unes ales plenament formades.

Així com en els hemimetàbols l’aparició de les ales és un procés apreciable al llarg de tot el seu desenvolupament, en els holometàbols aquestes es formen a l’interior del cos i comencen a ésser visibles generalment al final de la fase de pupa. És per això que també reben el nom d’endopterigots (del llatí endo-= “dins” + pteron = “ales”).

Origen i funció de la metamorfosi en els insectes

Origen: el registre fòssil

Els insectes són, com ja vam comentar en articles anteriors, uns dels animals amb més èxit evolutiu. Entre un 40% i un 60% de totes les espècies d’insectes són holometàboles (metamorfosi completa), de manera que podem deduir que la holometabòlia és un fenomen que ha estat seleccionat positivament; de fet, els registres suggereixen que la holometabòlia sorgí únicament un cop, de manera que tots els insectes holometàbols provindrien del mateix ancestre.

Segons aquestes dades, els insectes sense ales o Apterygota primitius i els primers insectes alats eren ametàbols; posteriorment, durant el Carbonífer i el Pèrmic (300MA) tots els insectes amb ales o Pterygota ja presentaven un inici d’hemimetabòlia (metamorfosi parcial); per últim, els primers insectes considerats holometàbols aparegueren segurament durant el Pèrmic (280MA).

Quina podria ser la raó d’aquesta selecció positiva?

Si us enrecordeu, en apartat anteriors parlàvem sobre les diferents fonts d’alimentació i hàbitat de les fases juvenils i dels adults; el fet que en diferents fases d’un mateix cicle vital s’explotin recursos diferents evitaria la competició intraespecífica (competició pels recursos entre organismes d’una mateixa espècie). Aquest fet suposaria un avantatge enorme per tots aquests organismes, motiu pel qual el desenvolupament holometàbol, que es caracteritza per la successió de fases molt diferenciades, podria haver gaudit de major èxit que el desenvolupament hemimetàbol i, òbviament, que l’ametàbol o directe.

Així doncs, podem dir que el sentit funcional principal de la metamorfosi seria minimitzar la competència intraespecífica pels recursos. Però encara n’hi ha més: com més especialitzades siguin les diferents fases d’un insecte, major serà la probabilitat d’explotar més i millor els recursos. A les formes paràsites, per exemple, les diferències entre les diferents fases tendeixen a ser grans, doncs les difícils condicions a les que s’enfronten (p.e. condicions internes del cos de l’hostatger) requereixen d’una gran especialització en cada moment.

Per tant, així com l’aparició de les ales va promoure l’expansió i diversificació dels insectes arreu del món, la metamorfosi podria haver actuat com a motor diversificador, atès que augmenta la capacitat per explotar més i millor els recursos.

Irene Lobato Vila

REFERÈNCIES

•  Apunts de l’assignatura “Ampliació de Zoologia” cursada al 2012 durant els estudis de Biologia Ambiental a la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).

•  Bellés X. (2009). “Origen y Evolución de la Metamorfosis de los Insectos”. Instituto de Biología Evolutiva (CSIC-UPF), Barcelona.

•  Jordán Montés F. (2013). “El universo de los insectos”. Mundi-Prensa Libros, Madrid.

•  Los Insectos. Reproducción y Metamorfosis (asturnatura.com).

Imatge de portada de Steve Greer Photography.

All you need is biology

Més