Weird Science

Prosionek i komora wyboru - doświadczenia na zwierzętach

Poniższy arty­kuł został opu­bli­ko­wany pier­wot­nie w cza­so­pi­śmie dla nau­czy­cieli Bio­lo­gia w Szkole (2/2021):

Ilustracja

Ples M., Pro­sio­nek i komora wyboru. Doświad­cze­nia na zwie­rzętach, Bio­lo­gia w Szkole, 2 (2021), Forum Media Pol­ska Sp. z o.o., str. 52-56

Bio­lo­gia, jak i pozo­stałe nauki przy­rod­ni­cze, ści­śle opiera się na doświad­cze­niu. W szkol­nych warun­kach naty­kamy się często na wiele pro­ble­mów w tym aspek­cie. Wszel­kie obser­wa­cje anga­żu­jące zwie­rzęta w szkol­nej lub nawet uczel­nia­nej pra­cowni nie zaw­sze są łatwe do prze­pro­wa­dze­nia. Dzieje się tak między innymi z powodu uciążl­i­wej koniecz­no­ści pro­wa­dze­nia hodowli, co zresztą jest regu­lo­wane odpo­wied­nimi prze­pi­sami. Szu­ka­jąc roz­wiąza­nia, można w wielu przy­pad­kach zapro­po­no­wać obser­wa­cję zwie­rząt domo­wych. Dosyć łatwo jest wyo­bra­zić sobie kla­syczne doświad­cze­nia pole­ga­jące na obser­wa­cji zacho­wa­nia zwie­rzęcia w labi­ryn­cie w odnie­sie­niu do cho­mi­ków, myszy czy nawet szczu­rów, ale w przy­padku kotów czy psów byłoby to oczy­wi­ście pro­ble­ma­tyczne.

Nie można zapo­mi­nać, że doświad­cze­nia na zwie­rzętach lub ich wyko­rzy­sta­nie w edu­ka­cji wymaga zgody odpo­wied­niej komi­sji, w szcze­gól­no­ści jeśli powo­duje ból lub stres u bada­nego orga­ni­zmu. Według obec­nego usta­wo­daw­stwa doty­czy to jedy­nie kręgow­ców i naj­wy­żej uor­ga­ni­zo­wa­nych bez­kręgow­ców, tj. gło­wo­no­gów Cepha­lo­poda. Pole­cam dokładne zapo­zna­nie się z aktu­al­nie obo­wiązu­jącymi prze­pi­sami. Doświad­cze­nia na pozo­sta­łych bez­kręgow­cach - przy­najm­niej na razie - nie wyma­gają takiej zgody i jest to dla nas bar­dzo obie­cu­jąca możl­i­wość. Nigdy nie można jed­nak poch­wa­lać bez­przed­mio­to­wego męcze­nia nawet naj­prost­szych zwie­rząt.

W jed­nym z poprzed­nich arty­ku­łów opi­sa­łem spo­sób bada­nia pew­nych inte­re­su­jących zacho­wań lądo­wych sko­ru­pia­ków w for­mie doświad­cze­nia z labi­ryn­tem (Fot.1) [1][2].

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.1 – Obiekt badań tuż przed wkro­cze­niem do labi­ryntu

Jako, że boha­ter wspom­nia­nego arty­kułu oka­zał się skory do współp­racy, tym razem chciałbym zapre­zen­to­wać kolejne doświad­cze­nia z jego udzia­łem.

O pro­sionku

Praw­do­po­dob­nie nie każdy Czy­tel­nik miał możl­i­wość zapo­zna­nia się z poprzed­nim arty­ku­łem o pro­sionku, posta­ram się przy­pom­nieć kilka naj­ważn­iej­szych infor­ma­cji o tym cie­ka­wym zwie­rzęciu.

Cho­ciaż Pro­sionki Por­cel­lio z racji wyglądu i miej­sca byto­wa­nia są często mylone z pow­szech­niej­szymi na lądzie owa­dami Insecta, to są one rodza­jem sko­ru­pia­ków Cru­sta­cea z rzędu rów­no­no­gów Iso­poda. Co cie­kawe, w prze­ci­wieńs­twie do dużej czę­ści żyjących obec­nie sko­ru­pia­ków pro­wa­dzących całk­o­wi­cie lub poło­wicz­nie wodny tryb życia są one orga­ni­zmami typowo lądo­wymi, cho­ciaż pre­fe­ru­jącymi wil­gotne śro­do­wi­ska. Pamiętajmy, że zarówno owady, jak i sko­ru­piaki należą do tego samego typu czyli do sta­wo­no­gów Arth­ro­poda. Na tere­nie Pol­ski występuje kil­ka­na­ście gatun­ków pro­sionka [3]. Naj­ła­twiej spot­kać pro­sionka szorst­kiego Por­cel­lio sca­ber, który jest boha­te­rem niniej­szego opra­co­wa­nia (Fot.2).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.2 – Pro­sio­nek na frag­men­cie butwie­jącej kory

Pro­sionki można spot­kać w ogro­dach, na skra­jach łąk i w nie­zbyt gęstych lasach. Przy ich poszu­ki­wa­niu warto mieć na uwa­dze, że do życia potrze­bują one sporo wil­goci – szu­kajmy ich na przy­kład pod kamie­niami, w zało­mach murów, wśród sta­no­wiących ich pokarm butwie­jącego drewna i liści, w naszych piw­ni­cach i szklar­niach [4]. W takich samych miej­scach można zna­leźć także inne sko­ru­piaki lądowe, takie jak sto­nogę murową Oni­scus asel­lus (nazy­waną też sto­no­giem mysza­tym) i kulanki Arma­dil­li­dium. Te ostat­nie mają jed­nak w prze­ci­wieńs­twie do pozo­sta­łych zdol­ność zwi­ja­nia swo­ich ciał w odru­chu obron­nym w kulę. Wszyst­kie wymie­nione zwie­rzęta nadają się rów­nie dosko­nale w kie­runku doko­na­nia pro­po­no­wa­nych obser­wa­cji.

Chciałbym wyraźnie zazna­czyć, że w moim oso­bi­stym odczu­ciu – a mam nadzieję, że podob­nie sądzi Sza­nowny Czy­tel­nik – żad­nych zwie­rząt nie należy nie­po­trzeb­nie męczyć lub ich zabi­jać. Pro­sionki są dosyć deli­katne, nawet mimo posia­da­nia przez nie chi­ty­no­wego pan­ce­rza. Przy ich zbie­ra­niu należy więc zacho­wać ostrożn­ość i chwy­tać zwie­rzęta bar­dzo deli­kat­nie. Sch­wy­tane pro­sionki możemy umie­ścić w prze­wie­trza­nym pojem­niku (naj­le­piej ciem­nym, ponie­waż nie prze­pa­dają one za zbyt moc­nym świa­tłem), na którego dnie powinno się zna­leźć nieco wil­got­nej gleby lub torfu, a także np. liści i innych szcząt­ków roślin, czy tro­cin drzew­nych. Cały pojem­nik powi­nien być prze­cho­wy­wany w tem­pe­ra­tu­rze poko­jo­wej lub nieco niższej – bezw­zględ­nie konieczne jest uni­ka­nie prze­grza­nia. W takich warun­kach zwie­rzęta można prze­cho­wy­wać bez najm­niej­szych trud­no­ści kilka, a nawet kil­ka­na­ście dni, ewen­tu­al­nie dokar­mia­jąc je pokar­mem roślin­nym.

Pro­sionki, jako obiekty doświad­czalny, są sto­sun­kowo bez­pieczne. Nie są jado­wite, nie mają żad­nej możl­i­wo­ści zra­nie­nia eks­pe­ry­men­ta­tora. Raczej nie są także nosi­cie­lami pato­ge­nów groźn­ych dla czło­wieka, ale musimy pamiętać, że żyją one prak­tycz­nie zaw­sze w bez­po­śred­nim sąsiedz­twie roz­kła­da­jącej się mate­rii orga­nicz­nej, co już może być nie­bez­pieczne.

Po dokład­niej­sze infor­ma­cje o budo­wie ana­to­micz­nej pro­sionka szor­skiego odsy­łam do mojego poprzed­niego arty­kułu na jego temat. Przy­pomnę tylko, że jego ciało ma zwartą budowę i osiąga zwy­kle do 17 mm dłu­go­ści. Wierzch­nia część ciała jest pokryta gęsto nie­wiel­kimi guz­kami. Typowe ubar­wie­nie ciała jest nie­bie­ska­wo­szare u sam­ców, nato­miast u samic oraz form mło­do­cia­nych jaśniej­sze i nakra­piane. Występują także pro­sionki odz­na­cza­jące się odmienną barwą, np. brązowe lub nawet poma­rańczowe [5][6]. Pro­sionki z racji pro­wa­dze­nia noc­nego trybu życia orien­tują się w swoim oto­cze­niu głów­nie dzięki doty­kowi i recep­to­rom che­micz­nym. Wzrok ma dla nich nie­wiel­kie zna­cze­nie, ale są mimo wszystko wypo­sa­żone w parę dosyć nie­wiel­kich oczu zło­żo­nych, umiej­sco­wio­nych na grz­bie­to­wej stro­nie głowy i zbu­do­wa­nych z około 20 omma­ti­diów każde (Fot.3).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.3 – Oko zło­żone zwie­rzęcia (wska­zane strzałką)

Pro­sio­nek poru­sza się za pomocą 7 par odnóży tuło­wio­wych, po jed­nej parze na każdym seg­men­cie ciała. Apa­rat gębowy jest poło­żony po spod­niej stro­nie ciała zwie­rzęcia. Na odw­łoku roz­miesz­czone są narządy odde­chowe w postaci dwóch par płuc ple­o­po­dial­nych. Ciało kończy nie­wielki tel­son i cha­rak­te­ry­styczne wyrostki – uro­po­dia. Pro­sionki rozm­na­żają się płc­iowo, a samice noszą jaja (a potem także larwy) przy sobie przez okres 40-50 dni. Dłu­gość życia tych sko­ru­pia­ków sięga dwóch lat, a więc w zimie muszą one szu­kać odpo­wied­nich kry­jówek.

Doświad­cze­nie

Przy­go­to­wa­nie doświad­cze­nia nie jest trudne. Aby spo­rządzić odpo­wied­nią komorę umożl­i­wia­jącą pro­sion­kowi wybór między różn­ymi warun­kami śro­do­wi­ska naj­le­piej jest wyko­rzy­stać szalkę Petriego wyko­naną ze szkła lub two­rzywa sztucz­nego o śred­nicy około 10cm. Wymiar ten nie jest kry­tyczny i z powo­dze­niem możemy wyko­rzy­stać naczy­nie o innych wymia­rach, byle nie zbyt małe. Z dowol­nego mate­riały należy wyko­nać prze­grodę dzie­lącą szalkę w poprzek na dwie równe czę­ści: jedną z nich wypełnić środ­kiem suszącym, a drugą lekko wil­gotną watą lub tka­niną. Jako śro­dek osu­sza­jący ja zasto­so­wa­łem akty­wo­wane sita mole­ku­larne o odpo­wied­nich wymia­rach porów, ale może to być też sili­ka­żel lub inne mate­riały chło­nące wil­goć. Dodat­kowo, musimy przy­go­to­wać także nie­na­siąkliwą, poro­watą prze­kładkę – dobrze w tym celu nadaje się pokrywka z two­rzywa sztucz­nego podziur­ko­wana gęsto dosyć dużą igłą. Gotowy zestaw przed­sta­wia Fot.4.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.4 – Komora wyboru; po pra­wej: dziur­ko­wana prze­kładka z two­rzywa sztucz­nego

Prze­kładkę umiesz­czamy następ­nie ponad wil­gotną watą i środ­kiem suszącym. Ważne jest, aby była ona szczelna, tak by pro­sionki nie dostały się pod spód. Chcąc prze­pro­wa­dzić doświad­cze­nie wypusz­czamy na powierzch­nię prze­kładki pewną ilość pro­sion­ków, np. około 10-20, a następ­nie przy­kry­wamy szalkę pokrywką (Fot.5). Sta­ramy się roz­mie­ścić sko­ru­piaki raczej rów­no­mier­nie na powierzchni prze­kładki.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.5 – Faza wstępna doświad­cze­nia

Następ­nie, komorę należy w poło­wie przy­kryć np. czar­nym papie­rem w kie­runku pro­sto­pa­dłym do wew­nętrz­nej prze­grody (Fot.6). Tak przy­go­to­wany zestaw musimy oświe­tlić z góry nie­zbyt silną lampą lub po pro­stu pozo­sta­wić w oświe­tlo­nym pomiesz­cze­niu. Czas trwa­nia tej fazy doświad­cze­nia powi­nien trwać kil­ka­na­ście do kil­ku­dzie­sięciu minut, pod­czas których komora nie powinna być nara­żona na wstrząsy, a w pobliżu nie należy wyko­ny­wać gwałt­ow­nych ruchów ani nic, co mogłoby wpły­nąć na wynik.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.6 – Komora pod­czas trwa­nia doświad­cze­nia

Zau­ważmy, że doko­na­li­śmy podziału prze­strzeni komory na cztery strefy, bio­rąc pod uwagę dwa czyn­niki: wil­got­ność powie­trza i oświe­tle­nie (Rys.1). Możemy więc stwier­dzić, że wew­nątrz komory panują warunki:

Ilustracja
Rys.1 – Podział komory; opis w tek­ście

Po zało­żo­nym cza­sie, nie potrząsa­jąc przy tym komorą, możemy spraw­dzić, które strefy naj­chęt­niej wybie­rają pro­sionki. Przy­kła­dowy efekt doświad­cze­nia przed­sta­wia Fot.7.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.7 – Przy­kła­dowy efekt doświad­cze­nia

Jak widać, pro­sionki mając swo­bodę ruchu naj­chęt­niej gro­ma­dzą się w stre­fie II (wil­gotno/ciemno), ale można je spot­kać także w stre­fie III (wil­gotno/jasno). Nato­miast strefa sucha – zarówno oświe­tlona, jak i ciemna – naj­wy­raźn­iej działa na sko­ru­piaki odstręcza­jąco. Doświad­cze­nie prze­pro­wa­dzi­łem 50 razy, sto­su­jąc różne grupy pro­sion­ków, otrzy­mu­jąc wynik zamiesz­czony w Tab.1.

Strefa Pro­cent pro­sion­ków,
które osta­tecz­nie zajęły daną strefę
I (sucho i ciemno) 6%
II (wil­gotno i ciemno) 72%
III (wil­gotno i jasno) 21%
IV (sucho i jasno) 1%
Tab. 1– Wyniki doświad­cze­nia

Oczy­wi­ście otrzy­mane przez Czy­tel­ni­ków wyniki mogą się różnić od uzy­ska­nych przeze mnie, ale zaob­ser­wo­wana ten­den­cja powinna być zacho­wana.

W cza­sie pra­wi­dłowo prze­pro­wa­dzo­nych obser­wa­cji pro­sion­kom nie dzieje się żadna krzywda, więc możemy potem wypu­ścić zwie­rzęta do śro­do­wi­ska, naj­le­piej bez­po­śred­nio w tym samym miej­scu, z którego je pozy­ska­li­śmy.

Wyja­śnie­nie

W doświad­cze­niu zetk­nęli­śmy się z przy­kła­dem bar­dzo inte­re­su­jącego zja­wi­ska z zakresu ruchów i zacho­wań orga­ni­zmów żywych. Wiemy, że wśród przed­sta­wi­cieli świata oży­wio­nego roz­wi­nęły się zróżn­i­co­wane tak­tyki poru­sza­nia się, a także kon­kretne mecha­ni­zmy ruchów. Wystar­czy wspom­nieć o nastiach (czego przy­kła­dem mogą być zdolne do ruchu rośliny, np. czu­łek wsty­dliwy Mimosa pudica czy ber­be­rys zwy­czajny Ber­be­ris vul­ga­ris [7][8]), wyspe­cja­li­zo­wa­nych ruchów wzro­sto­wych (owa­do­żerna rosiczka przy­ląd­kowa Dro­sera capen­sis [9]), tak­sjach, tro­pi­zmach i innych [10].

Innym cie­ka­wym przy­kła­dem ruchu orga­ni­zmu są kinezy [11]. Tak okre­śla się ruch całego nie­wiel­kiego i naj­czę­ściej sto­sun­kowo pro­stego orga­ni­zmu będący reak­cją na okre­ślony bodziec. Co inte­re­su­jące, kinezy są bez­kie­run­kowe, tj. nie są związane z prze­strzenną orien­ta­cją względem dzia­ła­nia bodźca, a jedy­nie z jego natęże­niem. Mogą mieć cha­rak­ter pozy­tywny (wzrost natęże­nia bodźca powo­duje wzmo­że­nie ruchu), lub nega­tywne, gdy odpo­wie­dzią na sil­niej­szy bodziec jest spa­dek aktyw­no­ści rucho­wej. Kinezy dzieli się naj­czę­ściej na dwa główne typy:

Kli­no­ki­neza u pro­sionka i podob­nych orga­ni­zmów obja­wia się naprze­mien­nymi skrętami w obu kie­run­kach, czego zaob­ser­wo­wa­nie uła­twiły nam doświad­cze­nia z labi­ryn­tem. Dzięki temu zwie­rzę unika poru­sza­nia się w koło, oraz - cho­ciaż zyg­za­kiem – może zmie­rzać w kon­kret­nym kie­runku. Ma to oczy­wi­ście duże zna­cze­nie dla pro­sion­ków oraz pozo­sta­łych sko­ru­pia­ków lądo­wych, śro­do­wi­skiem życia których są szcze­liny i tym podobne zaka­marki. Z dru­giej strony może to poma­gać także w ucieczce, ponie­waż skręca­nie ciągle w tym samym kie­runku jest raczej marną stra­te­gią ucieczki przed dra­pieżn­i­kiem.

W dzi­siej­szym doświad­cze­niu mogli­śmy nato­miast zapo­znać się z dru­gim typem kinez, jakimi są orto­ki­nezy. Skoro tego rodzaju zacho­wa­nie warun­kuje pręd­kość poru­sza­nia się w sto­sunku do inten­syw­no­ści bodźca, to możemy stwier­dzić, że pro­sio­nek wyka­zuje orto­ki­nezę ujemną względem wil­got­no­ści powie­trza (im wil­got­ność niższa, tym poru­sza się szyb­ciej) i dodat­nią względem jasno­ści oświe­tle­nia (im jaśniej, tym szyb­ciej). Dzięki temu, mimo całk­o­wi­tej bez­kie­run­ko­wo­ści dzia­ła­nia bodźca, wspom­niane zwie­rzęta prze­ja­wiają ten­den­cję do prze­by­wa­nia w śro­do­wi­sku wil­got­nym i ciem­nym, a więc naj­bar­dziej dla nich odpo­wied­nim. W przy­padku, jeśli sko­ru­piak znaj­dzie się w miej­scu zbyt suchym lub zbyt mocno oświe­tlo­nym (jest wtedy dobrze widoczny dla poten­cjal­nego dra­pieżn­ika, a poza tym sil­nie świa­tło sło­neczne może go także wysu­szyć), zacz­nie poru­szać się szyb­ciej, aż do momentu kiedy trafi do bar­dziej odpo­wied­niego śro­do­wi­ska. Pro­sionki i ich krew­niacy wyka­zują także ten­den­cję do sku­pia­nia się w gru­pach, co także można było zaob­ser­wo­wać w prze­pro­wa­dzo­nym doświad­cze­niu.

Zau­ważmy, że wszyst­kie opi­sane zacho­wa­nia są bar­dzo nie­skom­pli­ko­wane, a jed­nak umożl­i­wiają zwie­rzęciu - wraz z innymi mecha­ni­zmami - osiągnięcie celu, jakim jest prze­tr­wa­nie i prze­ka­za­nie genów potom­stwu.

Lite­ra­tura:

Auto­rem foto­gra­fii i rysun­ków jest Marek Ples.

W powyższym tek­ście doko­nano nie­wiel­kich zmian edy­tor­skich w sto­sunku do wer­sji opu­bli­ko­wa­nej w  cza­so­pi­śmie, w celu uzu­pełn­ie­nia i lep­szego przy­sto­so­wa­nia do pre­zen­ta­cji na stro­nie inter­ne­to­wej.

Marek Ples

Aa