A look under the cap: the reproductive behaviour of Varroa in the capped brood of the honey bee

Gérard Donzé, Peter Fluri and Anton Imdorf
1 Institute of Zoology, University of Neuchâtel, Rue Emile-Argand 11, 2007 Neuchâtel, Switzerland
2 Swiss Bee Research Centre, Dairy Research Station, Liebefeld, CH-3003 Bern, Switzerland
Translation: Mrs. Ro Rayner and Ron Crocker

Originálny článok (AJ) v PDF.

Do českého jazyka preložil Emanuel Veselý, preklad uverejňujeme s jeho súhlasom

V nedávné době byli včelaři vystrašení, když otevřeli víčka plodu a odhalili, že jejich včelstva jsou napadena kleštíkem varroa. Před několika lety, když jsme otevřeli plodové buňky, dělali jsme to v naději, že odhalíme některá jeho tajemství. V tomto článku bychom se rádi podělili s tím, co jsme pozorovali.
Mimo buňku, samička varroa žije na včele kojičce, kde saje její hemolymfu. Sameček nepřežívá mimo plod. Aby se rozmnožily, jedna nebo někdy několik samiček Varroa vstoupí do buňky před zavíčkováním a vplazí se pod larvu. Skrytý v larvální kašičce, parazit čeká až je buňka zavíčkována (obr.1). Celé rozmnožování se odehrává během vývinu včely v zavíčkovaném plodu. Pozorování rozmnožování Varroa v buňce je však poměrně obtížné a naše znalosti byly útržkovité. Proto jsme vyvinuli pozorovací metodu používající průhledné buňky z polystyrenu sestavené na plastické podložce. Tento umělý plást byl vložen do plodového plástu. (obr. 2) a vložen do napadeného včelstva. Pokryli jsme buňky medem, abychom přinutili včely je připravit pro zakladení. S pomocí mřížky byla matka na 12 hodin uvězněna k umělým buňkám, kde nakladla vajíčka. Včelí larvy byly pak krmeny dělnicemi po 8 dní, a potom byly některé buňky napadeny. Tyto se po zavíčkování přemístily do inkubátoru, který simuloval podmínky v úlu (teplota a relativní vlhkost). Inkubátor byl vybaven binokulárním mikroskopem namontovaným s videokamerou a fotografickou kamerou. Toto umožnilo přímé pozorování buňky a také záznam chování roztoče varroa (obr. 3a,b).

Obr. 1 - Biologický cyklus roztoče varroa. Dospělé včely jsou parazitovány pouze samičkami varroa, které dávají přednost včelám krmičkám. Pro reprodukci jedna samička anebo několik vstoupí do otevřené plodové buňky a vlezou pod larvu. Jakmile je buňka zavíčkována, může začít rozmnožování. Každá samička naklade 5-6 vajíček a jen z prvního se líhne sameček. Když jsou zralí, se mladí dospělci páří v shromaždišti výkalů. Potom co se včela vylíhne, přežijí pouze samičky. Samečkové uhynou v buňce.

Obr. 2 - Umělé buňky obsahující dělničí a trubčí larvy.

Obr. 3a - Napadené buňky se drží v inkubátoru, simulujícím podmínky v úle. Buňka se pozoruje binokulárním mikroskopem vybaveným videokamerou. Foto: J. Haettenschwyler.

Obr. 3b - Chování varroa se studuje online v mikroskopu nebo na obrazovce.

Od víčkování k zakuklení

Zámotek a výkaly

Po zavíčkování se včelí larva rozvine a sežere zbytek larvální kaše. Varroa využije tuto příležitost k vyšplhání na larvu, aby se uvolnil z kaše (obr.4). Larva přede zámotek proti stěně buňky po 33 hodin v dělničí buňce nebo 48 hodin v trubčích plodových buňkách. Zatímco včela přede zámotek, varroa zůstává na larvě, a tak se vyhne uvěznění mezi larvou a stěnou buňky, a pravidelně se krmí. Vytváření vajíčka varroa začíná rychle, takže první vajíčko může být položeno jakmile je to možné. Tento časový úsek je kritický: varroa se musí rozmnožit během zavíčkovaného plodu (12 dní u dělnice a 14 dní u trubčího plodu). Reprodukce se zastaví, jakmile se dospělá včela vylíhne.

Obr. 4 - Po zavíčkování, varroa je ještě olepený larvální kaší, která na larvě zůstala. Jakmile je zámotek upředený, larva se přestane pohybovat a natáhne se na zádech hlavou směrem k víčku (obr 5b). Dosáhla nyní stádium předkukly a zabírá pouze 2/3 prostoru buňky, ponechávajíc roztoči varroa volný prostor v horní polovině a přední část buňky (před víčkem). V tento čas samička varroa koncentruje své výkaly na malém místě, obvykle blízko anální oblasti včely (obr. 5). Výkaly roztoče jsou bílé a lze je snadno rozeznat a je to známka zamoření.

Obr. 5a - Buňka napadená roztočem varroa. Včela je ve stádiu předkukly. Bílá skvrna v zadní části jsou výkaly; dvě vajíčka byla položena do přední části na stěnu buňky. Jeden roztoč varroa je na stěně buňky a další na včele.

Obr. 5b - Boční pohled na předkuklu a ukázka upřednostněných stran pro vytvoření shromaždišť výkalů (FA = faecal accumulation) a pro kladení prvního vajíčka (Egg).

Po zavíčkování buňky, roztoč varroa postupně mění své chování. Aby uspořil energii, stává se méně a méně aktivní a stráví více času (téměř 90%) vzhůru nohama na výkalech. Přechází na larvu aby se výlučně krmil sám. Po každé krmné dávce se roztoč se brzy vrátí ke stěně buňky, kde se zastaví na výkalech. Je příznačné pro roztoče varroa, že se nikdy nekrmí na hlavě nebo trupu předkukly, ale pouze na břišních segmentech. Toto chování pravděpodobně brání tomu, aby byly poškozeny výčnělky předkukly (kusadla, tykadla, křídla a nohy). Včela by zemřela nebo byla zmrzačena, roztoč varroa by se nemohl dostat ven a zemřel by v buňce.

Pečlivý výběr místa pro položení vajíčka

60 až 70 hodin po víčkování samička varroa hledá místo pro položení prvního vajíčka. Začíná od shromaždiště výkalů, jde nejdřív ve směru víčka buňky, potom křížem krážem po straně buňky a nakonec se zastaví na místě položení vajíčka. Obvykle je to situováno v přední části buňky a téměř vždy je to jeden z tří horních rohů šestihranné buňky (Obr 5a, b). Lze snadno pozorovat polohu vajíčka v zamořeném včelstvu lehkým a jemným otevřením buňky obsahující předkuklu.
Jakmile vyjde vajíčko z genitálního otvoru, samička varroa ho nese a drží proti stropu buněčné stěny pomocí dvou předních párů noh. Po uložení vajíčka trvajícím 20-30 minut samička varroa opustí místo, ale před opuštěním testuje jestli je dostatečně přilepeno ke stěně buňky. Jak lze vidět na Obr. 5a, na konci stádia předkukly většina napadených buněk má jen jedno shromaždiště výkalů v zadní části a jedno vajíčko (v dělničích buňkách) nebo dvě vajíčka (trubčí buňky) jsou v přední části. Chtěli jsme zjistit, jak může roztoč najít tyto polohy a z jakého důvodu, když jsme nikdy nenašli výkaly nebo vajíčka na předkukle. Experimenty ukázaly, že samička varroa rozlišuje mezi chemickým složením kokonu a včelí kutikuly. Navíc díky použití buněk, které byly otočeny o 180 stupňů vzhůru nohama, jsme mohli pozorovat, že Varroa využil přitažlivost zemskou a včelí anální oblast jako stimul.

Obr. 6 - Vajíčko se líhne z genitálního otvoru a je lepeno na stěnu. Nymfa uvnitř obalu vajíčka má nohy vždy orientované ke stěně buňky, což jí umožňuje chodit.

První vajíčko musí být chráněno

Poloha vajíčka a shromaždiště výkalů splňuje následující funkce: Shromaždiště výkalů je oblíbené odpočinkové místo samičky varroa, která tak zřídka jde do přední části buňky, aby nerušila svá vajíčka. To je významné, jelikož protonymfa uvnitř vajíčka má vždy nohy orientovány ke stěně buňky, aby mohla po vylíhnutí chodit. Kdyby se vajíčko obrátilo, protonymfa by nemohla chodit při líhnutí a uhynula by.

Od kuklení do líhnutí včely

Existuje další nebezpečí pro vajíčko: Velká změna ve volném prostoru, který má rotoč varroa k dispozici nastává, když se předkukla svléká do kukly (Obr 5b, 7b). Během svlékání tykadla a nohy kukly dospívají a roztahují se dozadu, což by mohlo rušit vajíčko. Protože je vajíčko umístěno v přední části buňky v rohu, je toto riziko sníženo.

Zvětšení volného prostoru a krmení potomků

Během včelích pohybů, trvajících asi 30 min, je roztoč varroa často vytlačován z místa shromaždiště výkalů, ale rychle se tam vrací. Okamžitě po kuklení, se roztoč zaměstnává tlačením nohami k zvětšení volného místa kolem shromaždiště výkalů (obr. 7 a 8). Další úkol samičky varroa je připravit si jedno krmné místo na nové kutikule kukly. V protikladu k krátkým krmným periodám přibližně 3 min na předkukle, první krmné kolo na kukle trvá asi 2 hodiny. Varroa samička investuje hodně energie do zřízení krmného místa, protože to bude jediné dostupné v buňce. Zjistili jsme, že protonymfa se nemůže krmit sama, ale je nucena jít na její matkou připravené krmné místo. Ve starých buňkách všechny roztoči, kteří se ještě nesvlékli, se shromažďují, s hlavami dívajícími se dolů, blízko nebo na shromaždišti výkalů. Když mají hlad, sestoupí na kuklu, hledají krmné místo a krmí se. Po nakrmení se vrátí zpátky na shromaždiště.Toto regulované chování přijaté všemi roztoči v buňce se, na jedné straně, vyhne vážnému poškození kukly, protože je k dispozici pouze jedno krmné místo, a na druhé straně zajistí přístup ke krmnému místu když není používáno. Dále se mohou dospělí potomci snadno potkat na shromaždišti výkalů a pářit se.

Obr. 7a - Boční pohled na kuklu se shromaždištěm výkalů, dvě varroa samičky a vajíčko na stěně buňky. Nohy třetího páru byly odtlačeny a protonymfa hledá krmné místo na zadečku kukly.

Obr. 7b - Schematické znázornění struktury prostoru v plodové buňce ve stádiu kukly. Nejčastější místo pro krmení (Feeding site) je označeno * . Aby se svlékla, nymfa hledá bezpečné místo dále od aktivních roztočů. FA = shromaždiště výkalů, moultings = svlékání.

Obr. 8 - Pohled elektronovým mikroskopem na krmení samičky varroa na 5. segmentu kukly. Třetí pár nohou kukly byl odtlačen stranou samičkou kvůli zvětšení místa kolem shromaždiště výkalů. Foto: Heinz Bolli.

Páření

Na seskupování na místě shromaždiště výkalů se můžeme dívat jako účel prostorového strukturování v buňce: pouze sameček každé rodiny musí být na stejném místě jako jsou samičky, aby se spářili. To se může zdát překvapivé v tak malém prostoru, ale není, když se vezme do úvahy, že buňka je rozdělena na dvě části tělem a druhým párem nohou kukly. Jinými slovy, pokud by samičky a sameček nebyli ve stejné části buňky, nemohly by se spářit v zavíčkované buňce. Protože samečci nepřežijí mimo buňku, tyto samičky by zůstaly neplodné a neschopné přispět k přežití druhu. Vajíčka se kladou každých 30 hodin a potomci dosáhnou zralosti jeden po druhém, sameček první. Sameček je pohlavně zralý když je první samička dospělá, takže se s ní může pářit dokud není druhá dcera zralá. Každá dcera je pářena tak často jak je možné dokud nepřijde nová dcera na výkalové shromaždiště a tak dále, dokud se včela nevylíhne. Tudíž reprodukce roztoče varroa je omezena trváním vývoje včely v zavíčkovaném plodu: 12 a 14 dní pro dělnici a trubce v tomto pořadí. Proto roztoč varroa upřednostňuje trubčí plod, jelikož má víc času vyprodukovat samičky.

Obr. 9 - Napadená plodová buňka. Dvě deutonymfy se přesunuly stranou do klidné zóny se svléknout. Tato kukla má žluto-hnědou barvu, což znamená, že je starší než ta na obrázku 7a.

Mnoho včelařů je fascinováno výjimečností biologie včely. Příště až otevřete plodové buňky, měli byste si udělat čas a pozorovat to, co leží uvnitř: kouzlo druhu, který se obdivuhodně adaptoval na podmínky v buňce plodu. Bohužel nám toto kouzlo působí problémy.

___________________________________________________
podle Gérard Donzé, Peter Fluri a Anton Imdorf
Institut Zoologie, University v Neuchatelu, Švýcarsko, překlad z anglické verze.
Děkuji za poskytnutí anglického originálu a za korekturu českého překladu ing. K. Čermákovi CSc. - E. Veselý