Mały gigant - rzecz o karaczanie madagaskarskim
Poniższy artykuł został opublikowany pierwotnie w czasopiśmie dla nauczycieli Biologia w Szkole (1/2017):
Edukację można zdefiniować jako pojęcie związane z rozwojem umysłowym i wiedzą człowieka. Pochodzi ono od łacińskiego "educatio" czyli "wychowanie". Terminem tym określa się stan wiedzy danej osoby, ale także większych ich grup np. społeczeństw czy całych narodów. Znaczenie tego terminu jest jednak dużo szersze - edukacja to przecież też sam proces zdobywania owej wiedzy, kształtowania specyficznych cech i umiejętności, a także odpowiedniego ich utrwalania.
W każdej dziedzinie edukacja musi przyjmować odpowiednią formę. Szczególnie ważne jest to w przypadku nauk ścisłych, w zakresie których powinno się precyzyjnie opisywać i modelować badane zjawiska. Konieczna jest tu weryfikacja stawianych hipotez za pomocą doświadczeń.
Biologia jest jedną z przyrodniczych nauk ścisłych, więc jej nauczanie powinno opierać się w równym stopniu na przekazywaniu informacji teoretycznych, jak i na ich sprawdzaniu poprzez wszelkiego rodzaju obserwacje i doświadczenia.
Niestety praktyka pokazuje, że szkolne zajęcia biologiczne najczęściej odbywają się prawie wyłącznie w sposób teoretyczny. I chociaż wprowadza się coraz częściej nowoczesne pomoce naukowe w postaci np. prezentacji multimedialnych czy bogatej dokumentacji fotograficznej i filmowej, to jednak nie może to zastąpić rzeczywistego kontaktu z przedmiotem zainteresowania!
Szczególny walor edukacyjny może mieć hodowla jakiegoś rodzaju stworzeń w pracowni biologicznej. Pozwala to na przeprowadzenie przez uczniów wielu interesujących obserwacji, a jeśli zaangażuje się ich w opiekę nad zwierzętami to można uzyskać także rozwinięcie wrażliwości na kontakt z różnymi przejawami natury.
Często podnoszonym zarówno przez samych nauczycieli, jak i przez administrację szkół argumentem jest wysoki koszt wszelkich tego typu pomocy naukowych. Takiemu podejściu nie można odmówić pewnych racji – ja jednak wychodzę z założenia, że można to rozwiązać wykazując odpowiednią inwencję w działaniu.
Stosując odpowiedni dobór gatunku hodowanych zwierząt można uzyskać znikomy koszt założenia i utrzymania ich hodowli. Opieka nad nimi powinna być niezbyt skomplikowana, tak by mogli sobie z tym poradzić uczniowie pod kontrolą opiekuna. Organizmy te powinny być także mało wrażliwe na niesprzyjające warunki i nieszkodliwe dla kontaktujących się z nimi uczniów. Dodatkowym kryterium jest też rozmiar, ponieważ trudno sobie wyobrazić hodowlę większych stworzeń, a z drugiej strony nie powinny być one też zbyt małych rozmiarów, tak aby obserwacji można było dokonywać bez dużej ilości drogiego sprzętu, np. mikroskopów. Kryteria te spełnia bardzo dobrze rozwielitka pchłowata Daphnia pulex – niewielki skorupiak z podrzędu wioślarek Cladocera, której hodowlę opisałem w jednym z poprzednich numerów Biologii w Szkole [1].
W niniejszym artykule chciałbym przedstawić inne interesujące zwierzę, które dobrze nadaje się do wykorzystania w edukacji biologii. Będzie do karaczan madagaskarski.
Karaczany
Karaczany Blattodea są rzędem owadów, u których występuje przeobrażenie niezupełne, tj. ich formy młodociane są podobne do organizmów dojrzałych [2].
Ciało karaczanów jest zwykle ciemno ubarwione. Najczęściej spotyka się tu różne odcienie barwy brązowej. Głowa tych owadów jest prawie całkowicie ukryta pod silnie rozwiniętym przedpleczem pronotum [3]. Z tego powodu karaczany są też nazywane hełmcami. Posiadają dwie pary skrzydeł, przy czym pierwsza z nich jest jest silnie schitynizowana i mocno wybarwiona. Druga para skrzydeł jest zazwyczaj szeroka i błoniasta - w spoczynku ukryta pod pierwszą parą. Istnieją też formy bezskrzydłe. Czułki karaczanów są długie, wieloczłonowe i pokryte szczecinkami. Odnóża są z reguły przystosowane do szybkiego poruszania się. Szeroki odwłok jest zakończony parą członowanych przysadek odwłokowych cerci.
Karaczany są zwierzętami ciepłolubnymi - większość gatunków żyje w krajach tropikalnych. W Polsce wykazano występowanie 16 gatunków, z czego tylko 7 żyje w środowisku naturalnym (np. zadomka polna Ectobius lapponicus i zadomka leśna Ectobius sylvestris). Pozostałe są gatunkami zawleczonymi z innych środowisk i synantropijnymi - wspomnieć tu trzeba o karaczanie wschodnim Blatta orientalis nazywanym często karaluchem, a także o karaczanie prusaku Blattella germanica, mogących być groźnymi szkodnikami przenoszącymi różnego rodzaju choroby.
Hodowla
Wymagania większości karaczanów nie są są duże więc ich hodowla nie nastręcza trudności.
Hodowlę karaczanów najlepiej rozpocząć od niewielkiej ich ilości. Owadom należy zapewnić odpowiednie dla nich warunki. Najlepsze w tym celu wydaje się odpowiednie akwarium (czy raczej insektarium), ale można w tym celu przystosować dowolny pojemnik np. z przejrzystego tworzywa sztucznego.
Dno pojemnika dobrze jest wyłożyć warstwą mieszanki torfu z piaskiem lub ziemi kwiatowej. Karaczany madagaskarskie nie zagrzebują się w podłożu, więc jego warstwa nie musi być zbyt gruba. Na podłożu układamy np. kawałki kory, oczyszczone fragmenty korzeni, odłamki skalne, tuby papierowe, wytłoczki z masy papierowej używane do transportu kurzych jaj – mają one za zadanie zapewnić karaczanom odpowiednie kryjówki, ponieważ owady te prowadzą kryptyczny, czyli ukryty tryb życia. Objętość pojemnika nie musi być zbyt duża, ważne jednak, by ilość kryjówek była wystarczająca. W pojemniku musi się też znaleźć miejsce na miseczkę z pokarmem i poidełko. To ostatnie dosyć łatwo wykonać umieszczając na spodku dosyć często zwilżany kawałek gąbki.
Jeśli chodzi o pokarm, to mając na uwadze, że karaczany są wszystkożerne można im podawać pokarm tak pochodzenia roślinnego, jak i zwierzęcego np. owoce, warzywa, produkty zbożowe, suche karmy dla psów i kotów, pokarmy dla rybek. Trzeba pilnować, aby na pokarmie nie rozwinęła się pleśń - niezjedzony najlepiej usunąć i wymienić na nowy.
Niezależnie od rodzaju zastosowanego pojemnika trzeba koniecznie zadbać o jego dokładne i mocne zamknięcie, ponieważ larwy i formy dorosłe omawianych karaczanów z łatwością wspinają się nawet po pionowych powierzchniach ze szkła lub tworzywa sztucznego. Pokrywka pojemnika musi oczywiście posiadać liczne, chociaż niewielkie otwory przepuszczające powietrze.
Wnętrze pojemnika i podłoże należy co pewien czas delikatnie zraszać wodą, tak by nie dopuścić do przesadnego przesuszenia. Temperatura powinna wynosić powyżej 20°C. Oświetlenie nie powinno być zbyt silne – karaczany wykazują aktywność głównie po zmroku, a przy słabym oświetleniu także w dzień.
Dla niewielkiej ilości owadów wystarczające są większe pojemniki na żywność (Fot. 1).
Obserwacje
Karaczan madagaskarski Gromphadorhina portentosa jest owadem z rodziny Blaberidae i jak na to wskazuje jego nazwa w warunkach naturalnych występuje na Madagaskarze, gdzie żyje w leśnych zaroślach. Gatunek ten jest bardzo ciekawy z wielu powodów, co postaram się udowodnić szanownemu Czytelnikowi w dalszej części artykułu. W tym miejscu nadmienię jeszcze, że gatunek ten nie jest objęty ochroną, nie znajduje się też w wykazach Konwencji o międzynarodowym handlu dzikimi zwierzętami i roślinami gatunków zagrożonych wyginięciem (CITES) podpisanej w Waszyngtonie w 1973 roku [4]. Karaczany te są przystosowane do tropikalnego klimatu i nie ma ryzyka ich rozprzestrzenienia się w naszym środowisku. Owady żyjące w kontrolowanej hodowli nie przenoszą też groźnych dla człowieka patogenów. Są one często hodowane jako źródło pokarmu np. dla większych jaszczurek.
Karaczany madagaskarskie odznaczają się dużymi rozmiarami – dorastają nawet do 8cm! Występują różne odmiany barwne, ale najczęściej spotykaną jest czarnobrązowe ubarwienie głowy i tułowia oraz nieco jaśniejsza, brązowa barwa odwłoka (Fot.2).
Duże rozmiary ciała karaczanów pozwalają na wygodne zapoznanie się z cechami ich zewnętrznej budowy. W tym celu najwygodniej jest przyjrzeć się spodniej części ciała owada. Karaczany są jednak na tyle sprawne, że po położeniu ich na grzbiecie nawet na śliskiej powierzchni z łatwością potrafią samodzielnie się odwrócić. Jedną z metod ich unieruchomienia jest włożenie pojemnika na kilkanaście minut do lodówki. W niskiej temperaturze owady poruszają się dużo wolniej – mija to po podniesieniu temperatury do normalnego poziomu. Nie należy jednak schładzać ich do zbyt niskiej temperatury, ani na zbyt długo, ponieważ może to spowodować ich śmierć.
Chciałbym zaproponować też inny sposób unieruchomienia karaczana. Jest on lepszy od obniżania temperatury, ponieważ nie niesie ze sobą ryzyka przechłodzenia owadów. Karaczana należy odwrócić odnóżami do góry, a następnie przykryć szalką Petriego. W ten sposób owad nie będzie się mógł odwrócić, a poza tym instynktownie wesprze odnóża o powierzchnię szkła, co umożliwi dogodną obserwację szczegółów jego budowy zewnętrznej (Fot.3).
Ciało karaczana, podobnie jak i innych owadów składa się z głowy caput, tułowia thorax i odwłoka urosoma. Jest silnie spłaszczone grzbieto-brzusznie. Już na pierwszy rzut oka możemy stwierdzić, że ciało karaczana jest okryte wytrzymałym, ale także elastycznym pancerzem chitynowym. Chityna jest polisacharydem zbudowanym z reszt glukozy. Jest ona wytwarzana przez komórki hipodermy. Pancerz pełni nie tylko funkcje ochronne, ale utrzymuje też określony kształt ciała i jest miejscem przyczepu licznych mięśni.
Głowa owadów powstaje w okresie embrionalnym przez zrośnięcie pięciu segmentów. Fasetkowe oczy złożone są stosunkowo niewielkie i dosyć słabo widoczne. Ma to związek z faktem, że karaczany są aktywne głównie w nocy i wzrok nie jest dla nich najważniejszym zmysłem. Większość informacji ze świata dociera do nich poprzez długie elastyczne czułki, które są bardzo czułymi narządami zmysłu dotyku, a także węchu i smaku. Są one przekształconymi odnóżami, podobnie jak elementy skomplikowanego aparatu gębowego typu gryzącego. U owadów głowa może być osadzona na tułowiu na trzy główne sposoby [5]:
- prognatyczny – otwór gębowy skierowany jest do przodu, a narządy gębowe stanowią przedłużenie osi ciała. Występuje najczęściej u biegaczowatych i termitów, bardzo rzadko u prostoskrzydłych.
- ortognatyczny – otwór gębowy skierowany jest prostopadle w dół. Występuje u większości prostoskrzydłych.
- hipognatyczny – otwór gębowy skierowany w dół i do tyłu, płaszczyzna czoła tworzy z główną osią ciała kąt ostry. Występuje np. u pluskwiaków różnoskrzydłych.
U karaczanów obserwujemy hipognatyczne osadzenie głowy. Można to zauważyć na Fot.4. Widać tu szczególnie dobrze, że głowa jest dodatkowo ukryta pod silnie rozwiniętym przedpleczem pronotum.
W skład tułowia wchodzą trzy segmenty, na każdym z nich osadzona jest para odnóży. Karaczan madagaskarski pozbawiony jest skrzydeł, ale u gatunków uskrzydlonych znajdują się one właśnie na drugim i trzecim segmencie tułowia.
Odnóża karaczana są silnie umięśnione i razem stanowią doskonale przystosowany narząd lokomocji (Fot.5). Bezpośrednio z tułowiem kontaktuje się biodro coxa, które poprzez staw (krętarz trochanter) łączy się z udem femur. Kolejnym członem odnóża jest goleń tibia wyposażona w liczne kolce. Odnóże jest zakończone złożoną z pięciu tarsomerów stopą tarsus.
Budowa stopy jest bardzo interesująca i dobrze jej się przyjrzeć w większym zbliżeniu (Fot.6).
Na ostatnim tarsomerze są rozmieszczone trzy ciekawe organy: parzyste pazurki unguis i umieszczona między nimi przylga arolium. Ich przeznaczeniem jest zapewnienie owadowi przyczepności na zróżnicowanym podłożu. Pazurki pozwalają na chwytanie się do powierzchni chropowatych i krawędzi, natomiast arolium umożliwia uzyskanie przyczepności na powierzchniach gładkich. Zlokalizowane na pierwszych czterech tarsomerach poduszeczki euplantulae wykazują budowę i funkcję podobną do arolium [6]. Dzięki tym przystosowaniom nawet tak duże karaczany mogą wspinać się po zupełnie gładkich powierzchniach, nawet po szkle.
Trzecią, ostatnią częścią ciała owadów jest odwłok. Jest on pokryty oskórkiem o znacznie delikatniejszej budowie niż w obrębie głowy czy tułowia. Na odwłoku mogą występować odnóża przekształcone np. w różnego rodzaju narządy kopulacyjne. Wyróżniamy dwa typy budowy odwłoka: siedzący i stylikowy. Przy pierwszym typie budowy odwłok jest szeroko połączony z tułowiem, przy drugim zaś połączenie ma formę cienkiego trzonka, czyli stylika. U karaczanów występuje odwłok siedzący. Na powierzchni odwłoka można wyróżnić z łatwością oddzielne sternity.
Odwłok mieści wiele ważnych narządów wewnętrznych owada, jest w nim także odkładany tłuszcz. Na jego końcu można zauważyć niewielkie przysadki odwłokowe cerci. Mogą one pełnić zróżnicowaną rolę, m.in. narządów dotyku.
U karaczanów madagaskarskich występuje dymorfizm płciowy, czyli różnice w morfologii między samcami i samicami [7]. Samce posiadają rogowe wyrostki na przedpleczu (Fot.7). Przedplecze samic jest natomiast najczęściej gładkie i bardziej wypukłe.
Niestety zdarza się czasem, że wspomniane wyrostki są u samców słabo widoczne. Z drugiej strony bywa też, że u samic występują podobne, chociaż dużo słabiej zaznaczone struktury. Dlatego bardziej pewną metodą jest obserwacja ostatnich sternitów odwłoka.
U samców wspomniane sternity przyjmują charakterystyczny układ, a ostatni z nich ma niewielkie rozmiary (Fot.8A). U samic natomiast ulegają one zrośnięciu – uformowany zostaje duży terminalny sternit (Fot.8B).
Jeśli chodzi o rozmnażanie, to u karaczanów madagaskarskich (podobnie jak u innych gatunków tropikalnych) sprzyja mu wzrost wilgotności środowiska po uprzednim jej spadku. Samce prowadzą między sobą przepychanki, co ma na celu zdobycie względów samic. Karaczany te są jajożyworodne - jaja rozwijają się w ootece zawierającej do kilkadziesiąt jaj. Larwy po wykluciu są karmione specjalną wydzieliną wytwarzaną przez samicę i w początkowym etapie życia chowają się pod nią, a matka broni ich przed zagrożeniami. Larwy w czasie wzrostu przechodzą wylinki, powiększając swoje rozmiary i w końcu osiągając dojrzałość płciową.
Ciekawą właściwością opisywanych karaczanów jest ich zdolność do wytwarzania dźwięków. Owady te potrafią dosyć głośno syczeć – robią to by odstraszyć napastników, w czasie zalotów i gdy są przestraszone. Syki wydają samce i samice. Z tego powodu w krajach anglojęzycznych bywają nazywane „syczącymi karaluchami” (ang. hissing cockroach, w materiałach uzupełniających na końcu artykułu można wysłuchać nagrania tych dźwięków [przyp.aut.]).
Mechanizm wydawania takich dźwięków jest zastanawiający. Co prawda dosyć liczne owady mają zdolność wytwarzania zróżnicowanych odgłosów, ale robią to najczęściej na drodze strydulacji, czyli poprzez pocieranie o siebie części ciała. W ten sposób nie da się jednak wytworzyć syczących dźwięków. Owady, jak wiadomo, nie posiadają płuc ani strun głosowych, a ich układ oddechowy jest oparty o tchawki. Są one rozgałęzionymi rurkami o ścianach wzmocnionych chityną. Otwierają się na zewnątrz po bokach ciała owada poprzez przetchlinki. Wewnątrz ciała rozgałęziają się coraz bardziej, aż do mikroskopijnych zakończonych ślepo i wypełnionych płynem tracheol. W ten sposób tlen zostaje doprowadzony bezpośrednio do każdej komórki ciała stawonoga. Wymiana gazowa zachodzi na styku cienkich ścian tracheol z błoną komórek.
Tu właśnie tkwi rozwiązanie sposobu wydawania dźwięków przez karaczany. Owady kurcząc odpowiednie mięśnie powodują gwałtowne wypchnięcie powietrza z systemu tchawek poprzez przetchlinki, co skutkuje powstaniem syczącego odgłosu. W powstawaniu dźwięku biorą udział jedynie specjalnie przystosowane przetchlinki [8].
Wszystkie opisane obserwacje są nieszkodliwe dla owadów i mogą być powtarzane wielokrotnie. Długość życia karaczanów madagaskarskich w dużej mierze zależy od temperatury środowiska – 6-8 miesięcy w postaci młodocianej, 6-12 miesięcy jako owady dojrzałe. Martwe osobniki trzeba usuwać z hodowli.
Wiem, że wiele osób podchodzi do tego typu stworzeń z dużymi uprzedzeniami. Wydają się im one obrzydliwe, a może nawet niebezpieczne. Niektórzy się po prostu boją owadów. Moim zdaniem w dużej mierze wynika to z niewiedzy. Według mojego doświadczenia większość uczniów czy też dorosłych podchodzi do nich z zaciekawieniem i często po chwili pada pytanie, czy można ich dotknąć. Moment ten często jest zaczątkiem chęci poszerzenia wiedzy, czego symbolem może być Fot.9.
Podsumowanie
Moim zdaniem karaczany madagaskarskie mają szansę oddać duże zasługi w edukacji biologii. Mogą pomóc w nauce tematów związanych z owadami, ich budową anatomiczną, morfologią, przystosowaniami do trybu życia itd. Ważny jest też aspekt emocjonalny – nawiązanie przez uczniów osobistej więzi ze światem natury z pewnością jest czymś na czym powinno nam zależeć.
Literatura:
- [1] Ples M., Oko w oko z rozwielitką, Biologia w Szkole, 5 (2015), Forum Media Polska Sp. z o.o., str. 53-56 powrót
- [2] Hempel-Zawitkowska J., Zoologia dla uczelni rolniczych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2007, str. 226 powrót
- [3] Zahradnik J., Przewodnik: Owady, Wydawnictwo Multico, Warszawa, 2000 powrót
- [4] Wyszukiwarka gatunków CITES, dostępna online: http://checklist.cites.org/#/en, [dostęp: 05.12.2016] powrót
- [5] Razowski J., Słownik entomologiczny, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 1987 powrót
- [6] Bazyluk W., Klucze do oznaczania owadów Polski, Karaczany – Blattodea, Modliszki – Mantodea, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 1956 powrót
- [7] Głuch W. (red.), Biologia: Słownik encyklopedyczny, Wydawnictwo Europa, Warszawa, 2001 powrót
- [8] Nelsen M. C., Sound production in the cockroach, Gromphadorhina portentosa: The sound-producing apparatus, Journal of Comparative Physiology, (1) 1979, str. 27-38 powrót
Wszystkie fotografie zostały wykonane przez Autora.
Uzupełnienie autora
Poniżej przedstawiam nagranie dźwięków wydawanych przez karaczana madagaskarskiego podrażnionego otwarciem pokrywy insektarium:
Marek Ples