Летняя погода влияет на зимнюю выживаемость медоносных пчёл
Выживаемость пчелиных семей зимой сильно зависит от летних температур и осадков предыдущего года. Исследователи из Университета штата Пенсильвания обнаружили, что у медоносных пчёл есть «золотая середина» предпочтительных летних условий, за пределами которой вероятность пережить зиму снижается.
Используя многолетние данные опроса от Ассоциации пчеловодов Пенсильвании, учёные разработали инструмент для прогнозирования зимней выживаемости пчёл, чтобы помочь пчеловодам в принятии управленческих решений.
Экономический контекст и проблема
- Медоносные пчёлы обеспечивают услуги опыления на сумму более $20 млрд для сельского хозяйства США и производят мёда на $300 млн ежегодно.
- Однако зимняя гибель колоний значительно снижает этот вклад. С 2016 по 2019 год в США уровень зимней смертности пчёл превышал 53%.
- Факторы, лежащие в основе региональных различий в смертности, были плохо изучены.
Как пчёлы зимуют
Зимой пчелиная семья не находится в состоянии покоя. Пчёлы остаются активными и поддерживают температуру в улье между 75 и 93°F (24–34°C), формируя терморегулирующий клуб. В нём они сбиваются в плотный шар и вибрируют летательными мышцами, чтобы генерировать тепло. Это позволяет колонии выживать при температуре ниже 50°F (10°C).
- Зимой семья прекращает сбор нектара и пыльцы, полагаясь на запасы, сделанные в сезон роста растений.
- Вывод нового расплода прекращается, и колония зависит от выживания долгоживущих пчёл, выращенных осенью.
Ключевые факторы выживания
На выживаемость влияют любые факторы, которые:
- Ограничивают способность семьи запасти достаточное количество пищи летом и осенью.
- Подрывают эффективную терморегуляцию зимой.
- Сокращают продолжительность жизни зимующих пчёл.
К таким факторам относятся:
- Погодные условия, влияющие на доступность корма и терморегуляцию.
- Практики управления пчеловода, особенно контроль клещей Varroa, которые переносят вирусы.
- Качество кормовой базы и воздействие пестицидов, определяемые окружающим ландшафтом.
Исследование и результаты
Учёные проанализировали данные опроса за три зимы, охватывающие 1 429 пчелиных семей в 257 пасеках. Для каждой пасеки были собраны данные о погоде, топографии и ландшафте. Анализ проводился с помощью алгоритма машинного обучения Random Forest.
Ключевые выводы:
- Критическим фактором была борьба с клещом Varroa. Однако даже пчеловоды, контролировавшие клещей, сталкивались с высокими потерями (25–60% смертности).
- Для этих пасек четырьмя наиболее важными переменными для прогноза
были:
- Сумма эффективных температур (growing degree days) за предыдущее лето (сильнейший предиктор, вероятно, связанный с доступностью цветочных ресурсов).
- Максимальная температура самого тёплого квартала.
- Осадки в самый тёплый квартал.
- Осадки в самый влажный квартал.
- Анализ выявил негативное влияние как слишком холодного, так и слишком жаркого лета.
Практическое применение
На основе модели был создан инструмент BeeWinterWise для прогнозирования вероятности выживания пчёл в реальном времени в зависимости от суммы эффективных температур. Он интегрирован в систему поддержки принятия решений Beescape, используемую пчеловодами.
Это первое исследование зимней выживаемости медоносных пчёл, которое объединяет факторы погоды, топографии и землепользования, демонстрируя прогностическую силу погодных переменных и ценность машинного обучения для таких задач.