Ένα γενικό και υποθετικό μοντέλο για το σύνδρομο κατάρρευσης μελισσών

Με σκοπό να καταλάβουμε ένα φαινόμενο, συχνά μας βοηθάει η δημιουργία ενός μοντέλου που εξηγεί της παρατηρήσεις μας. Έχω προσπαθήσει να κάνω ακριβώς αυτό με το μοντέλο στο σχήμα που ακολουθεί. Έχω ενσωματώσει τα κύρια στάδια της κατάρρευσης των μελισσιών με βάση τις παρατηρήσεις μου καθώς και άλλων ερευνητών. Επίσης, προσπάθησα να απεικονίσω τους τρεις βρόχους (loop) θετικής ανάδρασης (feedback) οι οποίοι συμμετέχουν στη διαδικασία της κατάρρευσης.

Όλα τα μελίσσια είναι μολυσμένα με διάφορους ιούς και παράσιτα, αλλά συνήθως ο συνδυασμός και η ισορροπία του ατομικού ανοσοποιητικού συστήματος μιας μέλισσας και της ανοσοποιητικής αντίδρασης ολόκληρου του μελισσιού διατηρεί το μελίσσι σε καλή κατάσταση υγείας. Όμως, ένας συνδυασμός από παθογόνα ή ένα καινούργιο παθογόνο ή ένα ιδιαίτερο λοιμογόνο στέλεχος ενός γνωστού παθογόνου μπορεί να επηρεάσει την υγεία του μελισσιού, ειδικότερα αν παράγοντες, όπως οι χαμηλές θερμοκρασίες ή η κακή διατροφή προκαλέσουν στρες στις μέλισσες.
Στις δικές μας δοκιμές στην Καλιφόρνια, εμβολιάστηκαν υγιείς μέλισσες με ένα κοκτέιλ διαφόρων ιών. Οι ιοί καθώς και η νοζεμίαση έπαιξαν σημαντικό ρόλο στην κατάρρευση των μελισσιών. Μελετάμε ακόμα τα δείγματα, αλλά υπάρχουν παράγοντες της αντιικής αντίδρασης της μέλισσας μέσω της παρέμβασης του RNAκαι του μεταβολικού στρες από νοζεμίαση που επίσης παίζουν ρόλο. Ο κάθε ιός παράγει «καταστολείς» αντιικής αντίδρασης και στη μόλυνση από πολλαπλούς ιούς υπάρχει ανταγωνισμός μεταξύ τους. Μόλις τώρα αρχίζουμε να καταλαβαίνουμε τις περίπλοκες αλληλεπιδράσεις, είτε μεταξύ ιών είτε μεταξύ ιών και νοζεμίασης, που γίνονται μέσα στον οργανισμό της μέλισσας.
Ο ιολόγος, EyalMaori(2009), προτείνει ότι, τα στελέχη των μελισσών που είχαν μολυνθεί με έναν ιό στο παρελθόν μπορεί να περιέχουν στο γονιδίωμα τους τις αλληλουχίες του ιού, οι οποίες «κοιμούνται» σαν νάρκες μέχρι να τις ενεργοποιήσει μια λοίμωξη από άλλο παθογόνο. Επίσης, οι ιοί μπορεί να υπάρχουν σε αφανή μορφή, όπως ο ιός του έρπη είναι παρών σε σχεδόν όλους τους ενήλικες ανθρώπους, περιμένοντας την ενεργοποίησή του από κάποιο στρες ή άλλη λοίμωξη ιού, για να ξεκινήσουν την αναπαραγωγή τους.
Είναι πολύ συνηθισμένο να δούμε μελίσσια στη φάση κατάρρευσης με πολλαπλές λοιμώξεις από ιούς, βαρρόα, νοζεμίαση και τρυπανοσώματα. Υπάρχουν αλληλοεπιδράσεις μεταξύ των παθογόνων και της λειτουργίας του ανοσοποιητικού συστήματος της μέλισσας.
Η απάντηση του μελισσιού στη λοίμωξη είναι να αφαιρεθούν οι άρρωστες μέλισσες από το μελίσσι. Οι άρρωστες ενήλικες μέλισσες αφήνουν το μελίσσι, ενώ οι παραμάνες μέλισσες βγάζουν τις άρρωστες προνύμφες και νύμφες που μπορούν να μολύνουν και τις παραμάνες και το γόνο. Το αποτέλεσμα είναι μια εντατική περίοδος καθαρισμού. Αν αποτύχει η φάση αυτή, το μελίσσι μπορεί να υποκύψει σε παθογόνα τα οποία εκμεταλλεύονται την ήδη επιβαρυμένη κατάσταση των μελισσών. Στις δοκιμές μας, ο εμβολιασμός με τους ιούς ήταν το κλειδί στην αλυσίδα λοιμώξεων από παράσιτα στην οποία τελικά τα μελίσσια υπέκυψαν.
Η φάση της φθοράς στη διαδικασία κατάρρευσης, μπορεί να προχωρήσει πολύ γρήγορα και η έλλειψη συλλεκτριών μπορεί να είναι εντυπωσιακή. Στα μελίσσια που καταρρέουν, μπορεί να βρούμε μέλισσες στη κυψέλη, οι οποίες προσπαθούν μόνο να κρατήσουν το γόνο ζωντανό χωρίς να υπάρχουν καθόλου συλλέκτριες!
Πρόσφατα, ο Δρ. JerryBromenshenketal(Debnam2009) περιέγραψε την προέλαση της κατάρρευσης: «Ανεξαρτήτως της εποχής που εκφράζεται η κατάσταση, είτε είναι άνοιξη είτε καλοκαίρι, η οργάνωση μέσα στην κυψέλη παρουσιάζει μικρές αλλαγές. Οι κηρήθρες γόνου δεν αυξάνουν. Το μελίσσι δείχνει την τάση να συντηρεί μια κηρήθρα (ή κηρήθρες) κεντραρισμένη/ες σε ένα μικρό τμήμα της κυψέλης. Αφού βγουν οι μέλισσες, τα κελιά παραμένουν άδεια και δεν ξαναχρησιμοποιούνται. Η εξέταση το μεσημέρι θα δείξει ότι πολλές μέλισσες είναι έξω από την κυψέλη στην αναζήτηση τροφής και οι υπόλοιπες είναι μοιρασμένες στην κυψέλη. Το σύμπτωμα αυτό μπορεί να διαφέρει, ανάλογα με την ώρα και τη θερμοκρασία. Εξ άλλου, ο πληθυσμός παύει να μεγαλώνει στην εποχή ανάπτυξης».
Η παραπάνω περιγραφή ίσχυε και για τις δικές μας δοκιμές με τα μελίσσια που πάλευαν με τις λοιμώξεις. Αυτό δείχνει κάτι πολύ σημαντικό: ότι η παρουσία ενός μελισσιού στην κυψέλη δεν σημαίνει ότι το μελίσσι θα γίνει μια παραγωγική μονάδα. Είναι δύσκολο να χαρακτηρίσουμε ένα μελίσσι ως ζωντανό ή νεκρό, γιατί υπάρχουν μελίσσια «ζόμπι» που είναι κάτι το ενδιάμεσο.
«Μπορεί να φαίνονται ανήσυχες οι μέλισσες. Τα πιο μικρά μελίσσια αφήνουν τα πάνω πλαίσια γόνου του μελιτοθαλάμου και έτσι όλος ο πληθυσμός μαζεύεται στα λίγα πλαίσια του εμβρυοθαλάμου. Η εικόνα αυτή είναι συχνά το πιο απλό και το πιο γρήγορο σημάδι του CCD. Επίσης, το μελίσσι δεν κτίζει κανονικά. Τα σημάδια αυτά εμφανίζονται με την εξάπλωση της επιδημίας στο μελίσσι. Να προσέξουμε και την έλλειψη πτήσεων των συλλεκτριών και το διάσπαρτο γόνο. Άλλη μια ένδειξη της άρρωστης κυψέλης είναι ότι οι μέλισσες δεν σφραγίζουν τα κελιά και δεν υπάρχει λευκό κερί. Οι μέλισσες σε μελίσσια στη φάση κατάρρευσης είναι συχνά άτονες, όχι αμυντικές και μπορεί να συγκεντρώνονται μακριά από το γόνο.
Στα πρώτα στάδια, το μοτίβο του γόνου στην κυψέλη μπορεί να φαίνεται συμπαγές, άλλα αν αφαιρέσουμε τα καλύμματα των νυμφών, μάλλον θα βρούμε γόνο όλων των ηλικιών λόγω της αντικατάστασης του γόνου που πεθαίνει. Όσο προχωράει η κατάσταση, η έλλειψη ενηλίκων μελισσών έχει ως αποτέλεσμα την ανικανότητα να καλύψουν όλο το γόνο. Σφραγισμένα κελιά μπορεί να εγκαταλειφθούν. Η αφαίρεση του παγωμένου γόνου είναι ακόμη εμφανής και η εγκατάλειψή τους φαίνεται από τις «τρύπες» στα πλαίσια. Η αφαίρεση νεκρών προνυμφών και νυμφών προκαλεί την αίσθηση ότι τα πλαίσια έχουν δεχτεί σφαίρες. Υγιή μελίσσια αναπληρώνουν τον παγωμένο γόνο, και έτσι η εικόνα του «πυροβολημένου πλαισίου» είναι πολύ ενδεικτική των μελισσιών με CCDΣτη φάση αυτή, ο βρόχος ανάδρασης του κρύου αρχίζει να παίζει ένα ρόλο.

Η παρατήρηση του vanEnglesdorp (2009) είναι σημαντική: «Η πρόωρη απώλεια των συλλεκτριών μελισσών, της πιο ώριμης ομάδας του μελισσιού, καταλήγει στη συνέχεια στην αντικατάστασή τους από πιο νέες μέλισσες. Αν πεθάνουν αυτές οι μέλισσες με έναν ρυθμό μεγαλύτερο από αυτό που αντιστοιχεί στην ικανότητα του μελισσιού να αναπληρώσει τις απώλειες, τότε υπάρχει μεγάλη μείωση του πληθυσμού, μείωση της αναλογίας μελισσών/γόνου (beetobrood) και τελικά η ανεπάρκεια του μελισσιού».
Η αναφερόμενη κατάσταση μπορεί να γίνει στη διάρκεια λίγων ημερών μόνο! Το πιο σημαντικό σημείο της παρατήρησης, όμως, είναι κάτι που άκουσα πρώτη φορά σε μια διάλεξη του Δρ. FrankEischen, η «αναλογία μελισσών/γόνου». Στις δικές μας δοκιμές, προσέξαμε ότι πραγματικά δεν υπήρχε ο αριθμός μελισσών που περιμένουμε για να καλύψει όλο το γόνο.
Αν και η «αυτοκτονία» άρρωστων μελισσών είναι μεγάλο όφελος για το μελίσσι, αποτελεί πρόβλημα όταν δεν γίνεται η γρήγορη αντικατάστασή τους και η ανα-λογία μελισσών/γόνου πέφτει έτσι ώστε οι μέλισσες που παραμένουν να μην φτάνουν για να ζεστάνουν το γόνο όταν κάνει κρύο. Έχουμε δει όλο το γόνο νεκρό το πρωί μετά από μία απότομη κρύα νύχτα, άλλα συνήθως το μελίσσι συνέρχεται. Όμως, σε μελίσσια στη φάση κατάρρευσης, οι επιδράσεις του κρύου είναι πιο ύπουλες και πιο καταστρεπτικές.
Οι μέλισσες είναι θερμόαιμες και το κρύο τους προκαλεί στρες. Υπάρχουν ενδείξεις ότι η ανοσοποιητική αντίδρασή τους σε ιούς εξαρτάται από τη θερμοκρασία και άρα όταν κρυώνουν οι μέλισσες, δεν μπορούν να πολεμούν τις λοιμώξεις από τους ιούς. Το ίδιο ισχύει για τη νοζεμίαση και την ασκοσφαίρωση που «ανθίζουν» σε παγωμένες μέλισσες.
Ο γόνος που κρυώνει λίγο μπορεί να φαίνεται φυσιολογικός, αλλά αν το κρύο ευνοεί την έκρηξη των ιών και έπειτα το θάνατο πολλών νυμφών του γόνου, τότε η αφαίρεση των πτωμάτων βοηθάει την εξάπλωση στις νέες εργάτριες και βγάζει θετική ανάδραση (feedback).
Σημαντικός είναι επίσης ο ρόλος της νοζεμίασης. Δύο δημοσιεύσεις από την ομάδα του Δρ. DhrubaNaugπεριέχουν μερικές ενδιαφέρουσες προτάσεις. Η ομάδα βρήκε ότι, οι μέλισσες μολυσμένες με Nceranaeπροτίμησαν πιο υψηλές θερμοκρασίες και ότι δεν μπορούσαν να παράγουν καλά σωματική θερμότητα, ει-δικά όταν δεν είχαν υπεραρκετές ποσότητες νέκταρ (Campbell2010). Ο Mayacketal(2010) βρήκε ότι μέχρι και χαμηλά επίπεδα της Nceranaeπροκαλούν ενεργητικό στρες στις συλλέκτριες μέλισσες και τις απέτρεψαν να κρατήσουν φυσιολογικές τιμές της αποθηκευμένης τρεχαλόζης στο αίμα. Η τρεχαλόζη είναι το κύριο σάκχαρο αίματος των μελισσών και είναι απαραίτητη για την αποτελεσματική χρήση των μυών ώστε να πετάνε και να ζεσταίνονται (και άρα για την θερμορύθμιση του μελισσιού).
Οι επιπτώσεις για τις ενήλικες μέλισσες που εμφανίζονται έπειτα από μια φάση κρύου στα αρχικά στάδια της ζωής τους είναι επίσης πολύ ύπουλες. Ερευνητές (Tautz2003, 2008; Jones2005) βρήκαν ότι οι μέλισσες που είχαν κρυώσει έστω και λίγο ως νύμφες βγαίνουν ως ενήλικες με έλλειψη της μικρής διάρκειας μνήμης. Μπορεί και να μην ζήσουν μέχρι την ηλικία της εξόδου τους ως συλλέκτριες. Ο Medrzycki(2010) έγραψε: «Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι χαμηλότερες θερμοκρασίες ανατροφής δεν είχαν σημαντικές επιδράσεις στη θνητότητα προνυμφών ή στην εμφάνιση ενηλίκων, αλλά ότι επηρεάζουν σημαντικά τη θνητότητα των ενηλίκων μελισσών». Ωστόσο, λειτουργεί ένας βρόχος θετικής ανάδρασης όπου η απώλεια ενηλίκων μελισσών προκαλεί την ψύξη του γόνου, γεγονός που έπειτα οδηγεί στη μειωμένη διάρκεια ζωής των εμφανιζομένων μελισσών και πάλι στην απώλεια ενηλίκων.
Ο Medrzyckiβρήκε επίσης ότι η ψύξη αύξησε την ευαισθησία των μελισσών στη δηλητηρίαση από παρασιτοκτόνα. Η ανακάλυψη αυτή έχει ιδιαίτερη σημασία σε μελίσσια με κηρήθρες μολυσμένες με ακαρεοκτόνα. Συνήθως, τα ακαρεοκτόνα και τα παρασιτοκτόνα δοκιμάζονται σε μέλισσες μέσα σε θερμοκοιτίδες με σταθερή θερμοκρασία 32°CΌμως, αν κάνει κρύο το βράδυ ή σε χειμερινές περιόδους, η θερμοκρασία των μελισσών πέφτει και μπορεί να φτάσει και στους 10°CΟ Niijima(1985) βρήκε ότι το fluvalinateήταν 4.5 φορές πιο τοξικό για τις μέλισσες στους 20°Cαπό ότι στους 32°CΆλλο ένα παράδειγμα θετικής ανάδρασης. Η έκθεση σε ακαρεοκτόνα ή σε παρασιτοκτόνα δεν ήταν παράγοντας στις περιπτώσεις κατάρρευσης που παρατήρησα, και δεν έχει αναφερθεί στο παρελθόν. Ωστόσο, σίγουρα τα χημικά αυτά παίζουν ρόλο σε άλλα θέματα.

Η πιο απρόβλεπτη παρατήρηση στις δοκιμές μας ήταν πόσο επηρέαζε η πρόωρη απώλεια συλλεκτριών στη διατροφή του μελισσιού. Μαζί με τον Δρ. Mussen, μελετήσαμε δυο μελίσσια δίπλα – δίπλα η φωλιά του ενός ήταν γεμάτη γύρη και νέκταρ και παρήγαγε λευκό κερί και μέλι, ενώ το διπλανό μελίσσι πέθαινε από πείνα επειδή δεν μπορούσε να συντηρήσει τις συλλέκτριες.
Έχω δει μελίσσια να χάνονται λόγω πείνας στη διάρκεια μιας κρύας νύχτας ακόμη και όταν υπήρχε μπόλικο μέλι. Δεν θα το πίστευα αν δεν το είχα δει. Ούτε τα διατροφικά συμπληρώματα βοηθάνε αυτά τα ασθενικά μελίσσια.
Η παρουσία φρέσκιας γύρης στη φωλιά είναι απαραίτητη για τη λειτουργία και ρύθμιση των παραμανών μελισσών. Οι νέες μέλισσες που πεινάνε φεύγουν πρόωρα από την κυψέλη στην αναζήτηση τροφής (Toth2005) και η έλλειψη γύρης προκαλεί γρήγορα την απώλεια συλλεκτριών (Matilla2007).
Ο Δρ. JόrgenTautz εξηγεί ότι η παρουσία κελιών νέκταρος στη φωλιά είναι κύριας σημασίας για τις μέλισσες που θερμαίνουν τη φωλιά. Επομένως, η έλλειψη φρέσκου νέκταρος και γύρης λόγω έλλειψης συλλεκτριών έχει δραματικές επιπτώσεις στην υγεία του μελισσιού και στη γήρανση των μελισσών – άλλο παράδειγμα θετικής ανάδρασης της οποίας μπορεί να οδηγήσει στην κατάρρευση.
Οι πρόσφατες μελέτες της ομάδας του Δρ. Naugσχετικά με τη NCeranaeδείχνουν ότι όταν δεν δόθηκε συμπληρωματική ζάχαρη στις μολυσμένες συλλέκτριες, οι μέλισσες αυτές δεν μπορούσαν να συντηρήσουν τα σωματικά επίπεδα ζάχαρης απαραίτητα για την παραγωγή θερμότητας και για την εκτεταμένη περίοδο αναζήτησης τροφής. Άρα, δεν μας κάνει εντύπωση ότι η λοίμωξη από νοζεμίαση βοηθάει στην ώθηση μελισσιών σε κατάρρευση λόγω της ανικανότητας τους να παράγουν θερμότητα.
Στο τελικό στάδιο κατάρρευσης, όταν οι συλλέκτριες δεν μπορούν να συντηρήσουν τη φωλιά με αρκετό φρέσκο νέκταρ και γύρη, η πείνα αρχίζει να επηρεάζει την κατάσταση – ακόμα και όταν υπάρχει άφθονη τροφή! Η έλλειψη εφοδίων στη φωλιά έχει ως αποτέλεσμα την πρόωρη «γήρανση» νέων μελισσών σε συλλέκτριες, η οποία μαζί με τη μείωση της διάρκειας ζωής των μελισσών λόγω κρύου και ασθένειας, τελικά γκρεμίζει το μελίσσι παρά τις ηρωικές προσπάθειες της βασίλισσας και των λίγων εργατριών που έχουν μείνει.

Σχόλιο από εμάς:

Μία πολύ ενδιαφέρουσα σύνοψη των πιο πολλών γνωστών παραγόντων που συντελούν στο CCDΈνα μοντέλο, όπως σημειώνει και ο εμπνευστής του RandyOliver, που προσπαθεί να μας βοηθήσει στην κατανόηση του προβλήματος. Σίγουρα η προσπάθεια χαρτογράφησης (σκιτσογράφησης) μπορεί να βοηθήσει σε αυτό, ειδικά με τους εμφανιζόμενους βρόχους (loop). Κατά την ταπεινή μας γνώμη πάντως λείπει κάτι ή δεν εμφανίζεται στο μέγεθος που δικαιούται. Τα γεωργικά φυτοπροστατευτικά σκευάσματα φαίνεται να δημιουργούν μεγάλα προβλήματα στις μέλισσες και στην περιγραφή του υποθετικού μοντέλου αναφέρονται μόνο στην ύπαρξη τοξινών γενικά, χωρίς να εμφανίζεται κανενός είδους ανατροφοδότηση των προβλημάτων εξασθένησης του μελισσιού. Νομίζουμε ότι είναι κάτι που λείπει, που θα έπρεπε να συμπληρωθεί. Δεν θα βαρεθούμε να λέμε ότι δεν είναι τυχαία η εμφάνιση του CCDστην εποχή μας.
Ανεξαγόρας Λ. Σκιδούρης

 

Αφήστε μια απάντηση