Пчёлы «предают» свои цветы при сокращении видов опылителей

Удаление даже одного вида шмелей из экосистемы приводит к быстрому и заметному эффекту: их цветочные «возлюбленные» производят значительно меньше семян, как показало новое исследование.

Исследование, которое будет опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences, было сосредоточено на взаимодействии между шмелями и дикими цветами живокости (larkspur) в Скалистых горах Колорадо. Результаты демонстрируют, как снижение конкуренции между опылителями нарушает цветочную верность (специализацию) у оставшихся пчёл, что приводит к менее успешному размножению растений.

«Мы обнаружили, что эти дикие цветы производят на треть меньше семян в отсутствие всего одного вида шмелей», — говорит эколог Университета Эмори Берри Броси, руководивший исследованием. — «Это тревожно и позволяет предположить, что глобальное сокращение численности опылителей может оказать большее влияние на цветковые растения и продовольственные культуры, чем считалось ранее».

Исследование, финансируемое Национальным научным фондом (NSF), было проведено в соавторстве с экологом Хизер Бриггс из Калифорнийского университета в Санта-Круз.

Около 90% растений нуждаются в животных, в основном насекомых, для переноса пыльцы и оплодотворения. Пчёлы являются важнейшими опылителями в мире и совместно эволюционировали с цветочными ресурсами.

За последнее десятилетие учёные сообщают о резком сокращении популяций некоторых видов пчёл. Часть исследований на основе компьютерного моделирования указывала, что растения могут выдержать потерю большинства видов опылителей, если остальные возьмут их функцию на себя.

Броси и Бриггс решили проверить эту теоретическую устойчивость в реальных условиях. Их команда провела полевые эксперименты, чтобы выяснить, как удаление одного вида опылителя повлияет на отношения «растение-опылитель».

«Большинство опылителей посещают несколько видов растений за свою жизнь, но часто проявляют так называемую цветочную верность в течение более коротких периодов», — объясняет Броси. — «Они сосредотачиваются на одном растении, пока оно цветёт, а через несколько недель переходят к следующему виду. Можно назвать их последовательными моногамистами».

Цветочная верность явно полезна растениям, поскольку посещение опылителя приводит к размножению растения только тогда, когда опылитель несёт пыльцу того же вида. «Когда пчёлы "неразборчивы" и посещают растения более чем одного вида за один сеанс сбора пищи, они становятся гораздо менее эффективными опылителями», — говорит Бриггс.

Эксперименты проводились в Лаборатории биологии Скалистых гор близ Крестед-Бьютт, Колорадо, на высоте 2900 метров. Летом там активно летают шмели (медоносные пчёлы на такую высоту не поднимаются). Исследование сосредоточилось на взаимодействии насекомых с живокостью, тёмно-фиолетовыми дикими цветами, которые посещают 10 из 11 местных видов шмелей.

Учёные изучили серию участков диких цветов площадью 20 квадратных метров, оценивая каждый в контрольном состоянии (естественном) и в изменённом, где с помощью сетей удаляли шмелей всего одного вида.

Затем они наблюдали за поведением шмелей на контрольных и изменённых участках. «Мы буквально следовали за шмелями, пока они собирали пищу», — говорит Бриггс.

Иногда исследователям удавалось записать всего от 5 до 10 перемещений, в других случаях они могли проследить за пчёлами до 100 и более цветков.

«Бегать за шмелями по этим прекрасным лугам с дикими цветами было одной из самых приятных частей исследования», — говорит Броси.

Лаборатория требует использования неразрушающих методик, чтобы не нанести ущерба популяциям шмелей. «Когда мы ловили пчёл, чтобы удалить целевые виды из системы или взять мазки пыльцы с их тел, мы выпускали их невредимыми по окончании экспериментов», — отмечает Броси.

На всех этапах процесса опыления — от характера посещения шмелями растений до сбора пыльцы и производства семян — исследователи наблюдали каскадный эффект удаления одного вида пчёл.

• В то время как около 78% шмелей в контрольных группах были верны одному виду цветов, только 66% шмелей в изменённых группах проявляли такую цветочную верность.
• Снижение верности привело к тому, что пчёлы в изменённых группах переносили на своих телах больше разных типов пыльцы.
• Эти изменения напрямую повлияли на размножение растений: живокость производила примерно на треть меньше семян, когда один из видов шмелей был удалён, по сравнению с контрольными группами.

«Небольшое изменение уровня конкуренции заставило оставшихся пчёл с большей вероятностью "изменять" живокости», — говорит Бриггс.

В то время как предыдущие исследования показали, как конкуренция стимулирует специализацию внутри вида, исследование со шмелями является одним из первых, связавших этот механизм с более широким функционированием экосистемы.

«Наша работа показывает, почему биоразнообразие может быть ключом к сохранению всей экосистемы», — заключает Броси. — «Оно может открыть целый новый набор исследований, посвящённых функциональным последствиям межвидовых взаимодействий».