Тепло и тяжелые металлы меняют способ жужжания пчел

Фото из открытых источников

Текущие исследования влияния изменений окружающей среды на жужжание пчел показывают, что высокие температуры и воздействие тяжелых металлов снижают частоту (и слышимую высоту) вибраций крыльев, не связанных с полетом, что может иметь последствия для эффективности коммуникации пчел и их роли как опылителей.

«Люди давно интересуются тем, как работают мышцы полета насекомых, поскольку эти мышцы обеспечивают работу самых эффективных систем полета в природе», — говорит Чарли Вудроу из Уппсальского университета. «Однако многие не знают, что пчелы используют эти мышцы для других функций, помимо полета».

Эти важные нелетные мышечные вибрации используются для общения, защиты и жужжания при опылении.

«Опыление жужжанием — это невероятное поведение, при котором пчела обвивает своим телом пыльники некоторых цветов, скрывающие пыльцу, и сокращает летательные мышцы до 400 раз в секунду, создавая вибрации, которые вытряхивают пыльцу», — говорит Вудроу. «Мы хотим понять, как вариации этих вибраций влияют на выброс пыльцы, понять воспроизводство растений и поведение опылителей. Это вдохновило нас на исследование того, как различаются нелетные жужжания внутри видов и между ними, а также движущие силы, влияющие на эти жужжания».

Эксперименты Вудроу проводились с использованием колоний желтохвостых шмелей (Bombus terrestris), распространенного европейского вида, который хорошо изучен. Используя акселерометры, Вудроу и его команда смогли измерить частоту жужжания, которая соответствует слышимой высоте звука.

Это исследование было представлено на ежегодной конференции Общества экспериментальной биологии в Антверпене, Бельгия.

«Их очень легко использовать в полевых условиях», — говорит он. «Мы прижимаем их к грудной клетке пчелы или к цветку, который посещает пчела, и можем записать вибрации, которые производит пчела».

Вудроу и его команда также соединили акселерометрию с тепловизионной съемкой, которая показывает им, как пчелы справляются с дополнительным теплом, которое они вырабатывают при жужжании. «Мы также использовали высокоскоростную съемку, чтобы обнаружить никогда ранее не наблюдавшееся поведение», — говорит Вудроу. «Например, недавно мы обнаружили, что пчелы не просто вибрируют на цветах, но и периодически передают эти вибрации цветам посредством укусов».

«Недавно мы обнаружили, что температура играет жизненно важную роль, гораздо большую, чем считалось ранее, и эта работа в настоящее время находится на рассмотрении для публикации», — добавил Вудроу. «Это имеет множество последствий для того, как мы изучаем опыление жужжанием, поскольку до сих пор температура не принималась во внимание».

Помимо повышения температуры, было также показано, что воздействие тяжелых металлов снижает частоту сокращений летательных мышц во время жужжания вне полета. Вудроу работает над этим в сотрудничестве с Сарой Скотт из Ньюкаслского университета, Великобритания.

Однако исследователи были удивлены, не обнаружив никаких различий во влиянии температуры на жужжание при воспроизведении экспериментов в Арктике по сравнению с экспериментами, проведенными южнее, что позволяет предположить, что за характеристики жужжания пчелы может отвечать не местная адаптация, а глубинная физиология мышц.

Преимущества понимания влияния изменений окружающей среды на жужжание пчел включают в себя уникальные знания об экологии и поведении пчел, помогающие определять виды или регионы, подверженные наибольшему риску, а также улучшение распознавания видов на основе ИИ на основе звукозаписей.

«Возможно, жужжание можно было бы использовать как маркер стресса или изменения окружающей среды», — говорит Вудроу. «Например, теперь мы знаем, что некоторые загрязнители окружающей среды могут влиять на жужжание, производимое пчелами, поэтому оно может даже служить индикатором здоровья экосистемы».

«Важно понять, как эти изменения повлияют на жужжание, не связанное с полетом, поскольку оно отвечает за многие аспекты экологии пчел», — говорит Вудроу. «Если эти вибрации нарушаются, это может привести к плохой коммуникации в колонии, неэффективной терморегуляции или плохому получению ресурсов для их потомства».

Возможно, наиболее тревожным для людей и диких животных является то, что сокращение опыления с помощью жужжания может иметь потенциально серьезные последствия для воспроизводства растений и биоразнообразия.

«Например, опыление жужжанием требует больших энергетических затрат и заставляет пчелу вырабатывать метаболическое тепло, поэтому, если окружающая среда становится слишком теплой, она может просто избегать цветков, опыляемых жужжанием», — говорит Вудроу.

Помимо углубления наших знаний о том, как изменение окружающей среды может влиять на жужжание пчел, существуют также приложения для робототехники и будущей защиты служб опыления.

«Мы работаем над пониманием вибраций пчел с помощью микроробототехники, поэтому наши результаты также пойдут на разработку микророботов для изучения процесса высвобождения пыльцы», — говорит Вудроу.