Все более распространенные экстремальные температуры представляют собой растущую угрозу для многих людей по всему миру , но люди не единственные, кто находится под угрозой. В исследовании, опубликованном сегодня в Proceedings of the Royal Society B, исследователи показывают, что волны тепла могут серьезно подорвать способность шмелей чувствовать запах цветов, которыми они питаются. Это открытие может предсказать, как изменение климата может повлиять на популяции опылителей и зависящие от них отрасли промышленности.
«Результаты довольно ясны: тепловые волны оказывают влияние на физиологию шмелей», — говорит Колин Яворски, полевой эколог из Национального института сельскохозяйственных, пищевых и экологических исследований Франции, которая не принимала участия в новом исследовании. И если эти пчелы не могут эффективно находить себе пищу, воздействие на опыляемые ими культуры может быть катастрофическим, добавляет она. «Если опылители не прилетают в течение нескольких дней… то нет опыления, нет семян и нет потомков — вот и все».
Мы должны поблагодарить шмелей за многие овощи, фрукты, орехи и бобовые, которые появляются на наших столах; пчелы опыляют культуры, которые составляют около трети наших пищевых запасов. Тем не менее, популяция пчел сокращается уже много лет, и большинство исследователей считают, что есть две основные причины: потеря среды обитания и изменение климата.
Прошлый год был самым жарким за всю историю наблюдений, а в последние десятилетия изменение климата сделало волны тепла — периоды удушающей жары, которые могут длиться в течение нескольких дней — более жаркими и частыми . Исследователи связали некоторые эффекты изменения климата с упадком популяции пчел. Засухи могут снизить производство цветками пыльцы и нектара, которые необходимы пчелам для поддержания здоровья. Экстремальная жара также может уменьшить запах цветов и выработку нектара. И как экстремальная жара , так и обильные осадки могут нарушить схемы поиска пищи пчелами. Вполне логично, что шмели, которые эволюционировали для жизни на больших высотах и широтах и адаптированы к холодным регионам, таким как Арктика и Альпы, могут испытывать трудности при более высоких температурах. Но Сабина Нутен, эколог насекомых из Университета Юлиуса Максимилиана в Вюрцбурге, хотела выяснить, как именно повышение температуры влияет на физиологию этих опылителей.
Шмели используют зрение, чтобы находить участки с цветами, а свои усики — чтобы чувствовать запах и находить лучшие цветы на участке, чтобы питаться ими. Рецепторы в усиках пчел улавливают молекулы запаха с цветов, а затем посылают электрический сигнал в их мозг, чтобы они могли решить, какой цветок им следует посетить. «Это как если бы вы проходили мимо ресторана и по запаху вы узнали, хорошая это кухня или нет», — говорит Нутен.
Чтобы выяснить, влияет ли тепло на обонятельные способности шмелей, она и ее команда протестировали 190 насекомых двух видов, распространенных в Европе: пойманных в дикой природе Bombus pascuorum и B. terrestris с коммерческой пасеки. Исследователи поместили каждого шмеля в 50-миллилитровую пробирку и смоделировали тепловую волну, подняв температуру в пробирке до 40 °C в течение почти 3 часов. После воздействия тепла на пчелу они удалили ее усики и вставили их в крошечную стеклянную трубку, прикрепленную к электроду, чтобы измерить их электрические реакции. (Усики остаются электрически активными в течение некоторого времени после удаления.) Они подвергли усики воздействию трех ароматических соединений, обычно встречающихся в цветах — оцимена, гераниола и нонаналя. Воздействие тепла значительно снизило реакцию усиков на все три запаха, иногда до 80%, сообщают исследователи.
Тестирование этой физиологической реакции на ароматы «было действительно умным способом начать разгадывать эту загадку опылителя-цветка», — говорит молекулярный эколог Сандра Рехан из Йоркского университета, которая не принимала участия в исследовании. «Это важный первый шаг, чтобы действительно увидеть, что, возможно, движет этим снижением численности пчел». И эксперименты отражают текущие климатические сценарии, говорит она: «Сорок градусов Цельсия — это в пределах того, что происходит сейчас, к сожалению».
В большинстве случаев усики шмелей, подвергшиеся воздействию тепла, не смогли восстановить свою реакцию на запах, даже если исследователи удалили их и проверили после того, как пчелы отдохнули при более низких температурах в течение 24 часов. Это открытие предполагает, что воздействие волн тепла на шмелей может быть долгосрочным, что «весьма тревожно», говорит Нутен.
В новых экспериментах дикий вид B. pascuorum оказался менее устойчивым к жаре, чем B. terrestris . И у обоих видов самки рабочих пчел, которые отвечают за сбор пищи для колонии, оказались более восприимчивыми к жаре, чем самцы.
Будущие исследования должны проверить наличие подобного теплового повреждения у других видов пчел и опылителей, таких как журчалки. Некоторые из них «могут подвергаться большему риску», чем шмели, вреда от экстремальной жары, говорит Яворски. Шмели могут регулировать свою температуру и живут колониями, которые запасают пищу; другие опылители, такие как пчела-плотник, ведут одиночный образ жизни, поэтому пара дней без еды — либо потому, что они не могут эффективно чувствовать запах цветов, либо просто меньше ищут пищу, чтобы избежать жары — может быть разрушительной, добавляет она. «Если они не выходят собирать ресурсы, когда они действительно в них нуждаются, то все кончено».
