Samec Xylocopa virginicaon Redbud (Cercis canadensis)
Včely mohou trpět závažnými účinky toxických chemikálií ve svém životním prostředí. Patří sem různé syntetické chemikálie, jako jsou insekticidy a hnojiva, a také různé přirozeně se vyskytující chemikálie z rostlin, jako je ethanol vznikající při fermentaci organického materiálu. Intoxikace včel může být důsledkem expozice ethanolu z fermentovaného nektaru, zralých plodů a umělých a přírodních chemikálií v životním prostředí.
Účinky alkoholu na včely jsou natolik podobné účinkům alkoholu na člověka, že včely medonosné byly použity jako modely intoxikace lidským etanolem. Metabolismus včel a lidí je však natolik odlišný, že včely mohou bezpečně sbírat nektary z rostlin, které obsahují sloučeniny toxické pro člověka. Med produkovaný včelami z těchto toxických nektarů může být jedovatý, pokud jej konzumuje člověk. Mnoho lidí jedlo toxický med a v důsledku toho onemocnělo.
Přírodní procesy mohou také vnést toxické látky do netoxického medu vyrobeného z netoxického nektaru. Mikroorganismy v medu mohou přeměnit některé cukry v medu na toxickou sloučeninu ethanol. Tento proces kvašení ethanolu je záměrně využit k výrobě alkoholického nápoje zvaného medovina z kvašeného medu.
Spotřeba ethanolu včelami
Včela ukazuje svůj proboscis, nebo jazyk.
Zavádění určitých chemických látek – jako je etanol nebo pesticidy nebo obranné toxické biochemické látky produkované rostlinami – do prostředí včely může způsobit abnormální nebo neobvyklé chování a dezorientaci včely. V dostatečném množství mohou takové chemické látky včelu otrávit a dokonce zabít.
Účinky alkoholu na včely jsou již dlouho uznávány. Například John Cumming popsal tento účinek v publikaci o včelařství z roku 1864.
Když se včely intoxikují z požití etanolu nebo se otráví jinými chemikáliemi, jejich rovnováha je narušena a při chůzi se viklají. Skupina Charlese Abramsona z Oklahomské státní univerzity umístila opilé včely na pojezdová kola, kde vykazují potíže s pohybem. Také umístily včely medonosné do beden, které používaly podnět k povzbuzení včel k pohybu, a zjistily, že jsou méně pohyblivé, jak se stávají více opilé.
Včela temulentní s větší pravděpodobností vyplázne jazyk, nebo proboscis. Inebrované včely tráví létáním méně času. Pokud je včela dostatečně opilá, jen si lehne na záda a zavrtí nohama. Inebrované včely mívají obvykle také mnohem více leteckých nehod. Některé včely, které konzumují etanol, se stanou příliš opilé, aby našly cestu zpět do úlu, a v důsledku toho zemřou. Božič a kol. (2006) zjistili, že konzumace alkoholu včelami medonosnými narušuje potravu a sociální chování a má některé podobné účinky jako otrava insekticidy. Některé včely se po konzumaci alkoholu stávají agresivnějšími.
Některé včely rády konzumují fermentované nektary obsahující etanol více než jiné a stávají se notoricky známými chronickými opilci v okolí úlů. Včelí kolonie hlídají včely mimo úly a ty odmítají podivně působící opilé včely a nutí je, aby se držely mimo úl, dokud nevystřízliví. Pokud je včela recidivista a vrací se v podnapilém stavu do úlu příliš často, „včelí vyhazovači“ uříznou provinilé včele nohy.
Expozice alkoholu může mít na včely prodloužený účinek, který trvá až 48 hodin. Tento jev je pozorován i u ovocných mušek a je spojen s neurotransmiterem oktopaminem v ovocných muškách, který je přítomen i u včel.
Včely jako modely opojení ethanolem
Nedávné pokroky vedly k poznání, že modely opilosti včel jsou potenciálně cenné pro pochopení intoxikace obratlovců a dokonce i lidí etanolem:
„Pokroky v našem chápání nervových systémů za poslední tři desetiletí jsou působivé a vycházejí z mnohostranného přístupu ke studiu obratlovců i bezobratlých živočichů. Téměř nečekaným vedlejším produktem paralelního zkoumání nervových systémů obratlovců a bezobratlých, které je v tomto článku zkoumáno, je emergentní pohled na spletitou síť evoluční homologie a konvergence projevující se ve struktuře a funkci nervových systémů těchto dvou velkých, parafyletických skupin živočichů.“
Chování včel medonosných intoxikovaných etanolem zkoumají vědci na Ohijské státní univerzitě, Oklahomské univerzitě, Lublaňské univerzitě ve Slovinsku a dalších pracovištích jako potenciální model účinků alkoholu na člověka. Například na Oklahomské státní univerzitě Abramsonův výzkum zjistil významné korelace mezi reakcemi včel a jiných obratlovců na expozici etanolu.
„Účelem tohoto experimentu bylo otestovat proveditelnost vytvoření zvířecího modelu spotřeby etanolu za použití sociálního hmyzu… Experimenty s konzumací, pohybem a učením naznačují, že vystavení etanolu ovlivňuje chování včel medonosných podobně, jako bylo pozorováno při experimentech s obdobnými obratlovci.“
Bylo tedy zjištěno, že „nervová soustava včel medonosných je podobná nervové soustavě obratlovců“. Tyto podobnosti jsou natolik výrazné, že dokonce umožňují odvozovat informace o fungování lidského mozku z toho, jak včely reagují na určité chemické látky. Julie Mustardová, výzkumnice z Ohio State, vysvětlila, že:
„Na molekulární úrovni mozky včel medonosných a mozky lidí fungují stejně. Vědět, jak chronické užívání alkoholu ovlivňuje geny a bílkoviny v mozku včel medonosných, nám může pomoci nakonec pochopit, jak alkoholismus ovlivňuje paměť a chování lidí, stejně jako molekulární základ závislosti.“
Hodnocení včelího modelu pro etanolovou inebraci obratlovců právě začalo, ale zdá se být slibné. Včely jsou krmeny etanolovými roztoky a je pozorováno jejich chování. Výzkumníci umísťují včely do drobných postrojů a krmí je různou koncentrací alkoholu zaváděného do cukerných roztoků. Jsou prováděny testy pohyblivosti, potravy, sociální interakce a agresivity. Hořčice zaznamenala, že „alkohol působí na včely a lidi podobným způsobem – narušuje motorické funkce spolu s učením a zpracováním paměti“.
Testována byla i interakce včel s antabusem (disulfiramem, běžným lékem podávaným jako léčba alkoholismu).
Expozice včel jiným toxickým a podnapilým chemikáliím
Včely mohou být vážně a dokonce smrtelně zasaženy pesticidy, hnojivy a dalšími chemikáliemi, které člověk zavedl do životního prostředí. Mohou se objevit opilé a omámené, a dokonce zemřít. To je vážné, protože to má značné ekonomické důsledky pro zemědělství.
Tento problém je předmětem rostoucích obav. Výzkumníci z Univerzity v Hohenheimu například zkoumají, jak mohou být včely otráveny expozicí dezinfekčním prostředkům na osivo. Ve Francii ministerstvo zemědělství pověřilo expertní skupinu, Vědeckotechnickou komisi pro multifaktoriální studii o včelách (CST), aby studovala intoxikační a někdy fatální účinky chemických látek používaných v zemědělství na včely. Výzkumníci z Výzkumného ústavu včel a z Ústavu potravinářské chemie a analýzy v České republice se zabývali intoxikačními účinky různých chemických látek používaných k ošetření plodin ozimé řepky. Rumunsko v roce 2002 postihl závažný případ rozsáhlé intoxikace včelami a rozsáhlé úhyny včel způsobené deltamethrinem. Agentura pro ochranu životního prostředí Spojených států (EPA) dokonce zveřejnila normy pro testování chemických látek na intoxikaci včelami.
Včely a další hymenoptery mohou být kromě ethanolu také podstatně ovlivněny přírodními sloučeninami v životním prostředí. Například Dariusz L. Szlachetko z katedry rostlinné taxonomie a ochrany přírody Gdaňské univerzity pozoroval vosy v Polsku, které se po konzumaci nektaru severoamerické orchideje Neottica chovaly velmi ospale a potenciálně podnapile.
Detzel a Wink (1993) publikovali rozsáhlý přehled 63 druhů rostlinných alelochemikálií (alkaloidy, terpeny, glykosidy atd.) a jejich účinků na včely při konzumaci. Bylo zjištěno, že 39 chemických sloučenin odpuzuje včely (především alkaloidy, kumariny a saponiny) a 3 terpenické sloučeniny přitahují včely. Uvádějí, že 17 z 29 alelochemikálií je v některých úrovních toxických (zejména alkaloidy, saponiny, srdeční glykosidy a kyanogenní glykosidy).
Je známo, že různé rostliny mají pyl, který je toxický pro včely medonosné, v některých případech zabíjí dospělce (např. Zigadenus), v jiných případech je problém pouze při přenosu na plod (např. Heliconia). Jiné rostliny, které mají toxický pyl, jsou Spathodea campanulata a Ochroma lagopus. Pyl i nektar kalifornské Klokánky (Aesculus californica) jsou toxické pro včely medonosné a předpokládá se, že i další členové rodu Buckeye.
Opilost včel při opylování
Některé rostliny se údajně spoléhají na používání omamných chemikálií k produkci opilých včel a používají tuto opilost jako součást své reprodukční strategie.
Jednou z rostlin, která podle některých používá tento mechanismus, je jihoamerická kyblíková orchidej (Coryanthes sp.), epifyt. Kyblíková orchidej přitahuje samce euglossina svou vůní, získanou z různých aromatických sloučenin. Včely ukládají tyto sloučeniny do specializovaných houbovitých váčků uvnitř svých oteklých zadních nohou, protože se zdá, že vůni (nebo její deriváty) používají k přilákání samic.
Květ je však zkonstruován tak, že je téměř nemožné se na povrchu udržet, s hladkými, směrem dolů směřujícími chloupky; včely běžně uklouznou a spadnou do tekutiny v kbelíku a jediná splavná cesta ven je úzká, zúžená chodba, která buď přilepí „pollinium“ (pylový pytel) na jejich tělo (pokud květ ještě nebyl navštíven) nebo odstraní jakékoliv pollinium, které tam je (pokud květ již byl navštíven). Chodba se po vstupu včely zúží a na několik minut ji tam podrží, nechá lepidlo zaschnout a zajistí pollinium. Bylo naznačeno, že tento proces zahrnuje „opilost“ včel, ale tento efekt nebyl nikdy potvrzen.
Tímto způsobem přenáší kyblíková orchidej svůj pyl z květu na květ. Tento mechanismus je téměř, ale ne zcela druhově specifický, protože je možné, aby několik blízce příbuzných včel opylovalo jakýkoli daný druh orchideje, pokud jsou včely podobné velikostí a přitahují je stejné sloučeniny.
Van der Pijl a Dodson (1966) pozorovali, že včely rodu Eulaema a Xylocopa vykazují příznaky opilosti po konzumaci nektaru z orchidejí Sobralia violacea a Sobralia rosea.
„Nešťastný včelí samec, opilý do němoty přemáhajícími feromony květu, by si mohl snadno splést muchomůrku s vhodným partnerem, ale květ se alespoň skromně pokusil o znovuvytvoření včelího gestaltu.“
To se však zdá nepravděpodobné vzhledem k tomu, že nikdo nikdy nedoložil, že samičí euglossini produkují feromony; samčí euglossini produkují feromony pomocí chemikálií, které sbírají z orchidejí, a tyto feromony přitahují spíše samičky než konverzaci, jak naznačuje Cullina (2004).
Některé látky, které jsou pro člověka toxické, nemají na včely žádný vliv. Pokud včely získávají nektar z určitých květů, výsledný med může být psychoaktivní, nebo dokonce toxický pro člověka, ale neškodný pro včely a larvy včel.
Známé případy opilosti lidí z konzumace jedovatého medu se objevují v celé historii. Například med vyrobený z nektaru Rhododendron ponticum (také známého jako Azalea pontica) obsahuje alkaloidy, které jsou jedovaté pro člověka, ale neškodí včelám. Xenofon, Aristoteles, Strabo, Plinius starší a Columella, ti všichni dokumentují výsledky konzumace tohoto „šíleného“ medu. Med z těchto rostlin otrávil římské jednotky v prvním století před naším letopočtem za vlády Pompeia Velikého, když útočily na Heptakomety v Turecku. Vojáci byli v deliriu a zvraceli po konzumaci jedovatého medu. Římané byli snadno poraženi.
Med vyrobený z nektaru květů Andromedy obsahuje grayanotoxiny, které mohou ochromit končetiny a nakonec i bránici a vést k úhynu. Med získaný z Kalmia latifolia, keře kalico, vavřínu horského nebo vavřínového dřeva ze severu Spojených států a příbuzných druhů, jako je vavřín ovčí (Kalmia angustifolia), může vyvolat nemoc nebo dokonce smrt. Nektar „keře wharangi“, Melicope ternata, na Novém Zélandu také produkuje toxický med, a to bylo fatální. Nebezpečí toxického medu bylo dobře známo i mezi předkolumbovskými obyvateli poloostrova Yucutan, i když se jednalo o med produkovaný bezštiplavými včelami, nikoli včelami medonosnými, které nejsou původem z Ameriky. Sbírka včelího nektaru z rostlin Datura v Mexiku a Maďarsku, květů rulíku, henbanu (Hyoscamus niger) z Maďarska, Serjania lethalis z Brazílie a Gelsemium sempervirens z amerického jihozápadu může vést k toxickému medu.
Med, který není vyroben z nektaru toxických rostlin, může také fermentovat za vzniku ethanolu, který je toxický. Například B. D. Kettlewellh (1945) popisuje nález opilého ptáka, neschopného normálního letu, který konzumoval med, který fermentoval na slunci v Pretorii v Transvaalu v Jižní Africe.
Někdy je med záměrně kvašen, aby vznikla medovina, kvašený alkoholický nápoj vyrobený z medu, vody a kvasinek (nazývaný „medovina“). Medovina je také známá jako „medové víno“.