Agricultura Apicultura y polinización Europa

¿Picar o no picar? Cómo organizan las abejas los comportamientos de defensa

¿Picar o no picar?
Alerta de abeja melífera (Apis mellifera). Crédito: Morgane Nouvian

¿Cuándo pican las abejas y cómo organizan su comportamiento de defensa colectiva contra los depredadores? Un equipo interdisciplinario de investigadores de las universidades de Constanza e Innsbruck ha aportado nuevos conocimientos sobre estas cuestiones. 


por la Universidad de Konstanz


Su estudio, publicado en BMC Biology, combinó experimentos de comportamiento con un enfoque innovador de modelado teórico basado en simulación proyectiva. Muestra que las abejas individuales deciden si pican, o no, basándose en la presencia y concentración de una feromona de alarma. Los científicos sugieren que cada abeja tiene una probabilidad de picar que no es constante, pero muestra al menos dos umbrales internos para la concentración de la feromona: uno para comenzar a picar y otro para dejar de picar. El modelo computacional también reveló cómo varios factores ambientales, como la tasa de ataques de depredadores y la diversidad de depredadores, probablemente impulsaron la evolución de la comunicación basada en feromonas de las abejas en su comportamiento defensivo.

Altas concentraciones de feromonas de alarma como señal de parada

Cuando una colonia de abejas es atacada por un depredador o gravemente perturbada por un humano que, accidental o intencionalmente, se acercó demasiado a la colmena, las abejas de la colonia lanzar un contraataque coordinado para defender la colonia y ahuyentar al intruso. Un estímulo importante para que empiecen a perseguir y picar al intruso es la presencia de una feromona de alarma, que las abejas llevan en su aguijón. En caso de un ataque, la feromona se dispersa de forma activa —por las abejas guardianas— o automáticamente al picar — por los soldados reclutados. Por lo tanto, lleva información no solo sobre la presencia de un atacante, sino también sobre el alcance del contraataque de la colonia. «Cuantas más abejas han picado al intruso, más feromona de alarma se ha liberado con cada picadura y mayor es su concentración local», aclara el Dr. Morgane Nouvian, biólogo de Konstanz y coautor principal del estudio junto con Andrea López. Incera de Innsbruck.

Para comprender cómo las abejas individuales de la colmena pueden usar esta información para tomar la decisión final de picar por el bien de la colonia y posiblemente morir como resultado, los científicos observaron respuestas individuales de picadura de las abejas occidentales (Apis mellifera) de tres colonias. Usando diferentes concentraciones de feromonas de alarma naturales y sintéticas y un depredador simulado, revelaron que la agresividad hacia el muñeco, medida como la probabilidad de picadura, inicialmente aumenta con la concentración de feromonas de alarma hasta que alcanza un pico. Sin embargo, a altas concentraciones, la agresividad vuelve a bajar a un nivel bajo.

Esta es la primera vez que se ha demostrado una disminución de la agresividad a altas concentraciones de feromonas en condiciones experimentales controladas. «Una posible función de este efecto de ‘detención’ de las altas concentraciones de la feromona de alarma podría ser evitar el ardor excesivo y el sacrificio innecesario al atacar a un intruso ya derrotado», sugiere Nouvian.

El «superorganismo» como unidad evolutiva

En los insectos sociales , ya sean abejas u otras especies sociales como las hormigas armadas, los individuos a menudo coordinan sus acciones para el beneficio y la supervivencia de la colonia. Por esta razón, los procesos de selección evolutiva en estos insectos actúan a nivel grupal más que individual. «Normalmente, si un organismo muere, ya no puede transmitir sus genes a la siguiente generación. En una colonia de abejas, sin embargo, es la reina la responsable de la reproducción. Si otra abeja muere defendiendo la colmena pero salva a la reina en el proceso, la colonia seguirá reproduciéndose «, ejemplifica Nouvian. Debido a que la colonia de abejas funciona como un único «superorganismo», los comportamientos de los individuos pertenecientes solo pueden entenderse a través del resultado colectivo al que contribuyen.

Para analizar más a fondo sus resultados experimentales y abordar esta peculiaridad de la evolución de los comportamientos colectivos, los científicos utilizaron modelos computacionales basados ​​en la llamada simulación proyectiva, un enfoque desarrollado originalmente por el coautor, el profesor Hans Briegel y sus colegas de Innsbruck. En su modelo basado en agentes, cada agente, o abeja, tiene un conjunto muy limitado de percepciones (la concentración de la feromona de alarma y una señal de que el depredador se está yendo) y acciones (picar o no picar) relevantes para la defensa. comportamiento. «Nuestra idea era construir un modelo realista, pero mínimo», explica el profesor Thomas Müller, profesor de filosofía en la Universidad de Konstanz y coautor del estudio. Continúa: «Simulamos un colectivo de estos agentes, que fueron llamados uno tras otro para percibir el nivel actual de feromona de alarma en un momento dado. Cuando una abeja pica en respuesta, la concentración de feromonas aumenta y la respuesta de la siguiente abeja depende de este nuevo nivel de feromonas «.

Un segundo aspecto importante del modelo es que incluye un componente de aprendizaje: ni las respuestas de las abejas individuales ni las reglas de interacción entre ellas están predeterminadas. En cambio, «evolucionan» a lo largo de muchos ciclos de la simulación o, en otras palabras, a lo largo de muchas generaciones del colectivo. «Si las decisiones de los agentes individuales son beneficiosas para el colectivo bajo ciertas presiones ambientales, se refuerzan positivamente. Esto aumenta la probabilidad de que la próxima generación de agentes actúe de manera similar en condiciones idénticas», dice Müller. En conjunto, el enfoque basado en agentes con aprendizaje reforzado a nivel de grupo permitió modelar el comportamiento defensivo observado de las abejas desde la perspectiva tanto de las abejas individuales como del colectivo.

Poniendo el modelo a prueba

Utilizando el modelo y diferentes combinaciones de parámetros, se podrían hacer predicciones sobre la posible influencia de las presiones ambientales en el comportamiento defensivo de las abejas. Por ejemplo, las simulaciones sugieren que las colonias se adaptan al depredador más fuerte que encuentran. Esto significa que las colonias que se encuentran principalmente con depredadores débiles, como ratones o sapos, tienen menos probabilidades de picar a altas concentraciones de feromonas que las colonias que encuentran con más frecuencia depredadores fuertes y difíciles de disuadir, como los osos. «Para la supervivencia de la colonia, tiene mucho sentido poder hacer frente al peor depredador que existe, incluso si eso significa picar demasiado a algunos de los depredadores más débiles», dice Nouvian.

Los científicos también aplicaron su modelo al caso de la notoriamente agresiva «abeja africana», una subespecie de la abeja occidental. Anteriormente se sugirió que el comportamiento altamente agresivo de esta subespecie evolucionó en respuesta a tasas de depredación más altas en los trópicos y a depredadores altamente especializados y difíciles de disuadir, como los tejones de miel. De hecho, la simulación predijo que las poblaciones de abejas que sufren una alta tasa de depredación y los depredadores que reciben una gran cantidad de picaduras antes de detener su ataque desarrollan respuestas de defensa más fuertes que las que no lo hacen.

¿Que sigue?

«Nos alegró mucho ver que nuestro modelo respalda las hipótesis actuales sobre cómo podría haber evolucionado la mayor agresividad de las abejas africanas. Uno de los próximos pasos será recopilar datos empíricos de abejas reales en África para verificar los resultados», dice Nouvian. .

Otro paso para el futuro es modelar una población de abejas más diversa. Como se mencionó anteriormente, hay al menos dos tipos diferentes de abejas involucradas en el ataque de defensa de una colmena real: guardias y reclutas. «En el modelo actual, cada abeja del colectivo siguió el mismo proceso de toma de decisiones. Entrenar un modelo con dos tipos diferentes de agentes y compararlo con datos experimentales será muy interesante», añade Müller. En general, el enfoque de modelado es muy versátil y se puede aplicar a otras tareas y especies, proporcionando una nueva herramienta valiosa para estudiar la evolución del comportamiento colectivo.



WP Twitter Auto Publish Powered By : XYZScripts.com