Пчёлы и стрессоры окружающей среды — живые индикаторы угроз

Популяции пчёл сокращаются по всему миру, вызывая опасения "кризиса опыления". Учёные выявили связь с многочисленными антропогенными стрессорами: пестицидами, загрязнителями, паразитами, болезнями и неполноценным питанием.

В обзоре исследователи из Университета Поля Сабатье (Франция) и Университета Маккуори (Австралия) рассмотрели, почему пчёлы так чувствительны к этим стрессорам даже на низких уровнях. Команда под руководством эколога Матьё Лиоре и аспирантов Симона Клейна и Амели Кабирол изучила, как эти факторы повреждают мозг пчелы и нарушают ключевые когнитивные функции, необходимые для выживания, — и как эти эффекты могут по принципу снежного кома привести к катастрофическому краху колонии.

Удивительно сложный мозг пчелы

Пчёлы должны собирать сильно рассредоточенные нектар и пыльцу и возвращаться в гнездо, чтобы кормить расплод. Для пчёл, которые за один вылет могут посетить сотни цветков на площади в несколько километров, это требует запоминания большого количества мест.

По словам Лиоре, такой собирательный образ жизни предъявляет высокие когнитивные требования.

"Фуражировка включает обучение распознаванию цветов, определение наиболее богатых участков и освоение методов сбора с цветков разных видов. Поскольку луга — это крайне динамичная среда, где ресурсы появляются и исчезают за часы или дни, сбор также требует гибких процессов обучения для отслеживания изменчивости среды. И всё это — в миниатюрном мозге размером около миллиона нейронов".

Для решения этих задач пчёлы развили превосходную память и навыки навигации. В мозге пчелы визуальные и обонятельные стимулы сначала обрабатываются в специализированных сенсорных долях, которые затем передают информацию в мультисенсорные центры интеграции, отвечающие за обучение, память и пространственную навигацию.

В то время как результаты некоторых видов деятельности человека, например, потеря среды обитания, напрямую подрывают выживаемость пчёл, другие факторы, такие как пестициды, паразиты и неполноценное питание, угрожают выживанию колонии, нарушая когнитивные способности пчёл.

Мозговые системы, участвующие в обучении, памяти и навигации, легко нарушаются под воздействием стрессоров окружающей среды. Даже незначительное повреждение может серьёзно изменить способность пчёл летать, возвращаться в гнездо, распознавать прибыльные цветы и общаться, что снижает их способность собирать пищу.

Например, неоникотиноидные инсектициды — это нейротоксины, которые изменяют обонятельные способности к обучению у пчёл, воздействуя на два нейромедиаторных пути, участвующих в обучении и памяти (холинергический и ГАМКергический пути). Заражение паразитическим клещом Varroa destructor также нарушает ГАМКергический путь, приводя к ухудшению навигации.

От проблем со сбором пищи до краха колонии

В Америке и Европе эти экологические стрессоры связывают с сокращением популяций, вымиранием видов и коллапсом колоний — и процесс, вероятно, ускоряется.

Стрессоры, такие как пестициды и паразиты, снижают производство расплода, изменяют развитие, вызывают преждевременное начало фуражировки и влияют на когнитивные способности сборщиц. Хотя эти стрессоры обычно не убивают пчёл напрямую, стрессоустойчивость пчёл имеет свои пределы.

"По принципу снежного кома сниженная эффективность сбора пищи имеет последствия на каждом уровне колонии, что потенциально приводит к драматическому краху колонии", — говорит Лиоре.

Благодаря своей чувствительности к экологическим стрессорам пчёлы действуют как "канарейки в угольной шахте": проблемы, которые они испытывают сейчас, указывают на неблагополучие в окружающей среде, которое может иметь серьёзные последствия для экосистем.

"Особую тревогу в сокращении численности пчёл вызывает то, что эти насекомые обеспечивают жизненно важную экосистемную услугу — опыление, — которая критически важна для размножения растений", — отмечает Лиоре. — "Если пчёлы исчезнут, растения не будут размножаться, и это скажется на всех видах, зависящих от этих растений, включая нас, людей".

Многие стрессоры, влияющие на пчёл, были выявлены давно. Теперь учёные начинают понимать, как они влияют на поведение и когнитивные функции пчёл. Это критически важный шаг, если мы хотим разработать стратегии для смягчения этих эффектов. Благодаря более глубокому пониманию экологии и нейробиологии пчёл учёные надеются найти способы вмешательства для снижения стресса.

Как отмечают Лиоре и его коллеги в статье, "Большинство стрессоров, наносящих ущерб популяциям пчёл, являются антропогенными и могут быть уменьшены или устранены из окружающей среды при наличии достаточной воли и/или экономического императива".