Глобальное потепление угрожает гнездам пчел и шмелей: они просто не способны сами регулировать свою температуру

Повышение глобальной температуры ставит под угрозу популяции шмелей, нарушая условия их гнездования и способность к терморегуляции. Это подчеркивает необходимость более целенаправленных исследований их экологической адаптации.

Дикие шмели во всем мире нуждаются в одинаковой температуре в гнезде — при глобальном потеплении температура в гнезде может стать слишком высокой для их жизнедеятельности. Глобальное потепление приводит к повышению температуры по всему миру, и шмели вынуждены жить в «домах», которые не могут справиться с жарой.

В новой статье, опубликованной в журнале Frontiers in Bee Science, ученые называют растущую жару потенциальным виновником сокращения популяций шмелей по всему миру, поскольку она подрывает способность шмелей строить пригодные для жизни гнезда, в которых могут развиваться здоровые личинки.

«Сокращение популяций и ареалов нескольких видов шмелей может объясняться проблемами перегрева гнезд и расплода, — говорит доктор Питер Кеван, ведущий автор статьи. — Проблемы выживания шмелиного выводка указывают на то, что тепло, скорее всего, является основным фактором, причем нагрев гнезда выше 35 градусов Цельсия приводит к летальному исходу, несмотря на удивительную способность шмелей к терморегуляции».

В мире существует множество видов шмелей, обитающих в самых разных условиях. Сокращение численности многих из них связано с изменением климата, но узнать причинный фактор ученым оказалось непросто. Однако Кеван и его коллеги выявили общую черту между этими видами, независимо от географического ареала обитания: оптимальная температура в их гнездах — 28–32 градуса Цельсия. «Мы можем предположить, что это сходство отражает эволюционное родство различных видов», — говорит Кеван.

По мнению ученых, эта характеристика является общей для стольких видов, она может ограничивать эволюционную пластичность, а значит, шмелям будет сложно адаптироваться к повышению температуры и они будут стараться оставаться в пределах своей тепловой нейтральной зоны — точки, в которой поддержание нужной температуры требует минимальных метаболических затрат. Тепловой стресс, выводящий вид из этого диапазона, опасен.

«Чрезмерно высокие температуры более вредны для большинства животных и растений, чем прохладные. Когда условия прохладные, организмы, которые не регулируют температуру своего тела с помощью метаболизма, просто замедляются, но когда температура становится слишком высокой, метаболические процессы начинают нарушаться и прекращаются, — говорит Кеван. — Смерть наступает быстро».

Проанализировав литературу за 180 лет, Кеван и его коллеги обнаружили, что шмели способны выживать при температуре до 36 градусов Цельсия и оптимально развиваться при температуре 30–32 градуса Цельсия, хотя это может отличаться в зависимости от вида и биогеографических условий. Хотя у шмелей есть некоторые поведенческие адаптации, позволяющие им терморегуляцию, этого может быть недостаточно для борьбы с изменением климата.

Кроме того, колония шмелей действует как «суперорганизм», где репродуктивная пригодность зависит от коллективного выживания и размножения колонии, а не отдельных особей. Один шмель может лучше переносить жару, чем другой, но если в гнезде слишком жарко для выращивания здоровых личинок, страдает вся колония, независимо от адаптации отдельных шмелей.

«Эффект высокой температуры в гнезде изучен мало, — говорит Кеван. — Мы можем предположить, что температура в гнезде выше 30 градусов Цельсия, скорее всего, будет очень пагубной, а при температуре выше 35 градусов Цельсия наступит смерть».

Исследования медоносных пчел показывают, что более высокая температура в гнезде снижает силу и репродуктивную способность пчелиных маток и приводит к уменьшению рабочих пчел и ухудшению их состояния. Если жара оказывает аналогичное воздействие на шмелей и при более высокой температуре колонии производят менее здоровое потомство, то глобальное потепление может стать прямой причиной их сокращения.

Чтобы обеспечить дальнейшее процветание шмелей, ученые призывают к более глубокому изучению малоизвестных аспектов экологии шмелей: морфологии гнезд, свойств материалов, температуры и терморегуляции. Возможно, некоторые колонии шмелей адаптируют выбор места для гнезда, форму или поведение для охлаждения гнезда.

Грунтовый радар может помочь изучить виды, гнездящиеся на земле, а анализ гнезд при различных температурах с помощью проточной респирометрии поможет ученым оценить стресс, которому подвергаются находящиеся в них колонии пчел.

Исследователям нужно и то и другое, чтобы понять, как разные колонии справляются с одними и теми же условиями, и то, как разные виды справляются с разными условиями, в том числе и то, есть ли у некоторых видов шмелей более широкие термически нейтральные зоны, обеспечивающие им большую устойчивость.

«Мы надеемся, что будущие ученые смогут воспользоваться представленными нами идеями и применить их в своих собственных исследованиях здоровья и общения шмелей», — заключил Кеван.

Ранее исследователи обнаружили, что по крайней мере один более адаптивный вид может выживать под водой. Оказалось, что матки обыкновенного восточного шмеля, широко распространенного в восточной части Северной Америки, могут во время спячки находиться под водой в течение недели.