Čmeláci umějí rozeznávat květy v polarizovaném světle

U včelích opylovačů, kam patří také čmeláci, je známo jejich trichromatické vidění. Mají tři typy receptorů s maximální senzitivitou v ultrafialové, modré a zelené barvě. Tím se také významně liší od barevného vidění člověka, které je sice také trichromatické, ale máme navíc červený receptor, přičemž ultrafialový receptor nám naopak chybí (Vesmír 82, 507, 2003/9).

Méně známá je schopnost orientace vnímáním polarizovaného světla, což je přitom u hmyzu a dalších členovců běžná záležitost. Poprvé byla tato schopnost objevena u včely medonosné (Apis mellifera), a to již před více než šedesáti lety. Včely využívají lineárně polarizovaného světla slunce, známého jako sluneční kompas, k navigaci při letu za potravou. Informaci o lokalizaci zdroje potravy ve vztahu k poloze slunce na obloze pak zprostředkovávají ostatním dělnicím v úle prostřednictvím populárních včelích tanců.

Hmyz vnímá polarizované světlo prostřednictvím speciální oblasti složeného oka zvané dorzální lem (dorsal rim area, DRA). Jde o soubor určitého množství jednotlivých oček (ommatidií), která jsou k vnímání polarizovaného světla specializovaná. Mají rovnoběžné uložení mikrovilů v rabdomu, přičemž v jednotlivých mikrovilech jsou molekuly rodopsinu orientovány tak, aby byla absorpce polarizovaného světla maximální. U hmyzu, který je svým způsobem života vázaný na vodu, jako například vážky, je často přítomen také ventrální lem těchto specializovaných ommatidií. Ten slouží k rozpoznání vodní plochy prostřednictvím světla polarizovaného vodní hladinou. Více o polarizovaném světle v článku Vladimíra Kopeckého (Vesmír 89, 670, 2010/11, viz rámeček na s. 672).

Teď ale zpátky k opylovačům. V interakcích mezi opylovači a rostlinami je na obou stranách přímý zájem o to, aby se opylovači naučili květy přesně rozpoznávat. Bylo prokázáno, že opylovači jsou schopni pro úspěšné vyhledávání květů rozpoznat širokou škálu podnětů, jako je zbarvení, tvar, těkavé látky, teplota nebo gradient vzdušné vlhkosti, která je produkována rostlinou při evapotranspiraci. Nedávno bylo navíc zjištěno, že čmelák druhu Bombus terrestris je během vyhledávání potravy schopen detekovat elektrické pole vytvářené rostlinou. Tento oblíbený modelový druh čmeláka se stal také objektem výzkumu pro skupinu britských badatelů, kteří se rozhodli zjistit, zda je schopen se učit barevné vzory květů viděné v polarizovaném světle (doi: 10.1016/j.cub.2014.05.007).

Vědci pro tento experiment vytvořili umělé květy dvou barevných vzorů, které se odlišovaly v lineárně polarizovaném světle. Jeden typ barevného vzoru byl spojen s odměnou (roztok sacharózy) a druhý s averzivní zkušeností (roztok chininu). Tyto uměle vytvořené květy byly střídavě rozmístěny v pokusné aréně, která byla napojena na hnízdo čmeláků. Pokud byly květy orientovány směrem nahoru, se vzrůstající zkušeností (počtem přistání na umělých květech) se nijak nezvýšilo upřednostnění květů s odměnou. Pokud však byly v experimentu květy orientovány směrem dolů, čmeláci se velmi snadno naučili rozpoznávat květní vzory a se vzrůstající zkušeností upřednostňovali vzor, v kterém byl umístěn roztok sacharózy. Zvýšení intenzity podnětu formou kontrastnějších barev umělých květů již schopnost učení u čmeláků nijak nezvýšilo.

Čmeláci jsou tedy schopni učit se rozlišovat vzory květů v polarizovaném světle, ale pouze pokud květ vidí nad sebou. To pravděpodobně souvisí s lokalizací ommatidií detekujících polarizované světlo pouze v horní části složeného oka (DRA). Květy orientované směrem nahoru tak nebyly v pokusu rozlišovány, protože je čmeláci viděli pouze spodní stranou složeného oka. Je odhadováno, že 53 % rostlin vytvářejících květy je mají svěšené a orientované směrem dolů. Navíc se polarizační vzory v přírodě na reálných květech hojně vyskytují. Je tedy nasnadě, že polarizované světlo může mít v interakcích mezi rostlinami a jejich opylovači nezanedbatelný význam.