Дрон (пчела) - Drone (bee)

Дрон пчела

А дрон мужчина пчела. В отличие от женского рабочая пчела дроны не имеют жал и не собирают ни нектара, ни пыльцы. Основная роль дрона - спариваться с неоплодотворенной маткой.

Генетика

Дроны гаплоидный, выращенные из неоплодотворенных яиц арренотоки.

Дроны несут только один тип аллель в каждой хромосомной позиции, потому что они гаплоидный (содержащий только один набор хромосомы от матери). Во время развития яиц в Королева диплоидная клетка с 32 хромосомами делится с образованием гаплоидных клеток, называемых гаметы с 16 хромосомами. В результате получается гаплоидное яйцо с хромосомами, имеющими новую комбинацию аллелей на разных участках. места. Этот процесс называется арренотокозным партеногенезом или просто арренотоки.

Поскольку у пчелы-самца технически есть только мать и нет отца, ее генеалогическое древо необычно. В первом поколении один член (самец). Одно поколение назад также имеет одного члена (мать). Два поколения назад - два члена (мать и отец матери). Три поколения назад - это три члена. Четыре спины - это пять человек. То есть числа в каждом поколении, идущем назад, равны 1, 1, 2, 3, 5, 8, ... - Последовательность Фибоначчи.[1]

В научной литературе существует много споров и разногласий относительно динамики и очевидных преимуществ комбинированных форм воспроизводства медоносных пчел и других социальных насекомых, известных как гаплодиплоид система определения пола. Дроны выполняют две репродуктивные функции: каждый трутень вырастает из неоплодотворенного гаплоидного яйца королевы и производит около 10 миллионов самцов. сперматозоиды, каждый генетически идентичен яйцу. Дроны также служат средством спаривания с новой королевой, чтобы оплодотворить ее яйца. женский рабочие пчелы развиваются из оплодотворенных яиц и являются диплоид по происхождению, что означает, что сперма от отца обеспечивает второй набор из 16 хромосом, всего 32: по одному набору от каждого родителя. Поскольку все сперматозоиды, производимые конкретным трутнем, генетически идентичны, полные сестры более близки, чем полные сестры других животных, у которых сперма генетически не идентична.

А несушка рабочая пчела производит исключительно полностью неоплодотворенные яйца, которые превращаются в трутней. В качестве исключения из этого правила рабочие пчелы-несушки у некоторых подвидов медоносных пчел также могут давать диплоидное (и, следовательно, женское) плодовитое потомство в процессе, называемом Thelytoky, в котором второй набор хромосом происходит не от сперматозоидов, а от одного из трех полярные тела в течение анафаза II из мейоз.

У медоносных пчел генетику потомства лучше всего контролировать путем искусственного оплодотворения (называемого в пчеловодстве «инструментальным осеменением») королевы трутнями, собранными из одного улья, где известна мать трутней. В процессе естественного спаривания королева спаривается с несколькими трутнями,[2] которые могут происходить не из того же улья. Следовательно, партии потомства женского пола имеют отцов совершенно другого генетического происхождения.

Анатомия

Дрон характеризуется глазами, которые в два раза больше, чем у рабочих пчел и маток, и размером тела больше, чем у рабочих пчел, хотя обычно меньше, чем у рабочих пчел. матка. Его живот толще, чем брюшко рабочих или царицы. Несмотря на тяжелое тело, дрон должен летать достаточно быстро, чтобы сопровождать королеву в полете. Среднее время полета дрона - около 20 минут.

An Apis cerana В разгар лета в колонии насчитывается около 200 дронов, кормящих их рабочих пчел.

Трутни отмирают или выбрасываются из улья рабочими пчелами поздней осенью и не появляются в улье до поздней весны. Если бы им позволили остаться, ресурсы улья истощились бы слишком быстро.[3]

Роль

Основная функция дронов - быть готовыми оплодотворить восприимчивую матку. Дроны в улье обычно не спариваются с девственная королева того же улья, потому что королева летит дальше к месту скопления дронов, чем дроны. Спаривание обычно происходит в местах скопления дронов или рядом с ними. Как выбираются эти области, не понятно, но они существуют. Когда трутень спаривается с маткой того же улья, полученная матка будет иметь пятнистую структуру расплода (множество пустых ячеек на рамке расплода) из-за удаления диплоидных личинок трутня пчелами-кормилицами (т. Е. Оплодотворенное яйцо с двумя идентичными половые гены превратятся в трутня вместо рабочего). Рабочие пчелы удаляют инбредный выводок и потребляют его, чтобы переработать белок.

В полете

Спаривание происходит в полете, поэтому дронам требуется лучшее зрение, которое обеспечивается их большими глазами. Если дрону удается спариться, первое, что происходит, - вся кровь дрона в его теле устремляется к его эндофаллосу, из-за чего он теряет контроль над всем своим телом. Его тело отпадает, оставляя часть его эндофаллоса прикрепленной к королеве, которая помогает направлять следующего дрона в королеве.

Заводчики пчелиных маток могут разводить дронов для инструментального осеменения[4] или открытая вязка. Королева брачный двор Чтобы добиться успеха, нужно иметь много дронов.

В районах с суровыми зимами всех трутней выгоняют из улья осенью. Колония начинает выращивать дронов весной, и популяция дронов достигает своего пика, совпадающего с роиться сезон в конце весны - начале лета. Продолжительность жизни дрона - около 90 дней.

Хотя дрон является узкоспециализированным для выполнения одной функции - спаривания и продолжения распространения улья, он не лишен дополнительных преимуществ. Все пчелы, когда чувствуют, что температура в улье отклоняется от надлежащих пределов, либо выделяют тепло, дрожа, либо отводят тепло, перемещая воздух своими крыльями - поведение дронов характерно для рабочих пчел.

Поведение

Дроны не проявляют типичного поведения рабочих пчел, таких как сбор нектара и пыльцы, уход за детьми или строительство ульев. Хотя дроны не могут ужалить, если их подобрать, они могут взмахнуть хвостом, пытаясь напугать нарушителя.[5] У некоторых видов дроны кружат вокруг злоумышленников, пытаясь дезориентировать их, если их гнездо потревожено.

Дроны в изобилии летают ранним днем ​​и, как известно, собираются в местах скопления дронов на приличном расстоянии от улья.

Спаривание и репродуктивный орган трутня

Вывернутый эндофалл с рогом в фокусе, напоминающий крючки.
В фокусе находится расширенная луковица эндофаллоса, содержащая сперматозоиды.

Эндофалл трутня предназначен для рассеивания большого количества семенной жидкости и сперматозоидов с большой скоростью и силой. Эндофаллос удерживается внутри дрона. Во время спаривания орган выворачивается (выворачивается наизнанку) в царицу. Выворот эндофаллоса достигается за счет сокращения мышц живота, что увеличивает давление гемолимфы, эффективно «раздувая» эндофаллос. Застежки Cornua у основания эндофаллуса помогают удерживать царицу.

Спаривание между одиночным трутнем и королевой длится менее 5 секунд и часто завершается в течение 1-2 секунд. Спаривание происходит в середине полета на высоте 10–40 м над землей. Так как королева спаривается с 5–19 дронами, а дроны умирают после спаривания, каждый дрон должен максимально использовать свой единственный выстрел. Дрон впервые касается королевы сверху, его грудная клетка находится над ее животом, оседлав ее. Затем он хватает ее всеми шестью ногами и выворачивает эндофаллос в открытую камеру укуса. Если жало матки открыто не полностью, спаривание не удастся, поэтому некоторые самцы, садящиеся на королеву, не передают семя. Как только эндофаллос вывернут, дрон парализуется, он переворачивается назад во время эякуляции. Процесс эякуляции взрывоопасен - сперма выбрасывается через жало королевы в яйцевод. Иногда этот процесс слышен человеческим ухом, похожий на "хлопающий" звук. Эякуляция настолько сильна, что разрывает эндофаллос, отделяя дрон от царицы. Луковица эндофаллуса обрывается внутри матки во время спаривания, поэтому трутни спариваются только один раз и вскоре умирают. Остающийся эндофаллос во влагалище королевы называется «признаком спаривания». Вилка отражает ультрафиолетовый свет, и, поскольку дроны-пчелы могут видеть ультрафиолет, вилка работает как маяк для других дронов.[6] Пробка не помешает следующему дрону спариваться с той же маткой, но может предотвратить вытекание спермы из влагалища.[7]

Зоны скопления дронов

Спаривание трутней и девственной королевы происходит вдали от колонии, в местах спаривания в воздухе. Эти места спаривания, называемые «зонами скопления», представляют собой особые места, где дроны ждут прибытия девственных королев. Зона собрания обычно находится на высоте 10–40 м над землей и может иметь диаметр 30–200 м. Границы зоны собрания четкие; королевы, летящие на несколько метров за пределы границ, в большинстве своем игнорируются дронами. Помещения для собраний обычно используются год за годом, при этом некоторые участки практически не меняются за 12 лет. Поскольку дроны изгоняются из колонии зимой, а новые дроны поднимаются каждую весну, неопытным дронам приходится заново находить эти места скопления. Это говорит о том, что некоторые экологические подсказки определяют территорию собрания, хотя фактические подсказки неизвестны.

Места скопления обычно расположены над открытой землей, вдали от деревьев или холмов, где полет несколько защищен от ветра (спокойный ветер может быть полезен во время спаривания). В то же время многие районы собраний не обладают такими характеристиками, например, расположенные над водой или под пологом леса. Некоторые исследования показали, что магнитная ориентация может играть роль, поскольку дроны старше 6 дней содержат в брюшной полости клетки, богатые магнетитом.

Места собраний можно определить, прикрепив девственную королеву (в клетке) к воздушному шару, парящему над землей. Затем человек перемещается, отмечая, где дроны привлекаются к королеве в клетке. Зоны скопления людей находятся не ближе 90 м от пасека, а районы собраний, расположенные дальше от пасек, получают больше дронов. В районе скопления дроны собираются в 200 колониях, по оценкам, до 25 000 отдельных дронов. Такое широкое смешение трутней - это то, как девственная королева может гарантировать, что получит генетическое разнообразие, необходимое для ее колонии. Летая в районы скопления подальше от своей колонии, она еще больше увеличивает вероятность аутбридинга.

Один дрон в течение своей жизни посещает несколько мест собрания, часто совершая несколько поездок за полдень. Брачный полет дрона в среднем составляет 20–25 минут, прежде чем он должен вернуться в колонию для заправки медом. Находясь на площадке, дроны пассивно летают, ожидая прибытия девственницы. Когда королева-девственница прибывает в место собрания, дроны находят ее по визуальным и обонятельным сигналам. На данный момент это раса, чтобы спариться с девственной королевой, чтобы быть генетически представленным в недавно основанной колонии. По сообщениям, роящиеся дроны, активно преследующие королеву, напоминают «комету дронов», которая растворяется и преобразовывается, когда дроны преследуют девственную королеву. Количество трутней значительно превышает количество девственных маток, производимых за сезон, поэтому даже при многократном спаривании королевы очень немногие трутни успешно спариваются (по оценкам, менее одной из 1000). При необходимости королева-девственница может совершить несколько «свадебных полетов», чтобы убедиться, что она получит достаточно спермы от достаточного количества дронов.

Деструктор Варроа

Варроа клещ на личинке трутня медоносной пчелы

Деструктор Варроа, паразитический клещ, распространяется внутри выводковая ячейка пчел. В Варроа клещ предпочитает трутневый выводок, поскольку он гарантирует более длительный период развития, что важно для успеха его собственного размножения. Количество Варроа клещей можно держать под контролем, удалив покрытый крышкой выводок трутня и либо заморозив гребень расплода или нагревая его.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Никель, Дж. (2001). Математика: молчит ли Бог? (Пересмотренная ред.). Валлесито, Калифорния: Книги Росс Хаус. п. 242. ISBN  1-879998-22-X.
  2. ^ https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0118734
  3. ^ "Медоносная пчела | National Geographic". Животные. 2011-06-10. Получено 2020-10-07.
  4. ^ https://naldc.nal.usda.gov/download/CAT87209055/PDF
  5. ^ Ройбер, Брант (февраль 2015 г.). Усадьба 21 века: пчеловодство. LuLu.com. п. 80. ISBN  9781312937338.
  6. ^ http://www1.biologie.uni-hamburg.de/b-online/ibc99/koning/bees.html
  7. ^ Олдройд, Бенджамин П. (2006). Азиатские медоносные пчелы: биология, охрана природы и взаимодействие с людьми. Издательство Гарвардского университета. п. 112. ISBN  0-674-02194-0.

внешняя ссылка