Пестициды лишают медоносных пчёл сна, повышая стресс и снижая выживаемость ульев

Новое исследование Университета Вандербильта показало, что пчёлы, потребляющие нелетальные дозы популярных никотиноподобных пестицидов — неоникотиноидов, — теряют сон. Это нарушение их циркадных ритмов приводит к потере чувства времени и способности к навигации, что вызывает повышенный стресс в высокосоциальных популяциях пчёл и снижает выживаемость ульев.

Долгое время связь между неоникотиноидными пестицидами и их летальным воздействием на пчёл оставалась загадкой. Эти пестициды получили широкое распространение как метод защиты растений как раз тогда, когда общественность начала замечать сокращение популяций пчёл. Исследование под руководством Дага Макмэхона было призвано изучить эту связь.

Статья «Neonicotinoids disrupt circadian rhythms and sleep in honey bees» была опубликована в журнале Scientific Reports 21 октября.

Команда, включая Майкла Такенберга и Мануэля Джаннони-Гусмана, поддерживала здоровые ульи для экспериментов, изучающих, как широко используемый сельскохозяйственный пестицид лишает пчёл необходимого для процветания отдыха. Одна пчела может опылить до 5000 цветов в день, а их совместные усилия поддерживают производство трети мирового продовольствия.

В серии экспериментов с постоянным светом, постоянной темнотой и циклами света/тьмы исследователи обнаружили неожиданный механизм действия пестицида. Постоянный свет нарушил циркадный ритм у 28% пчёл. Когда в корм пчёл добавили уровни пестицидов, обычные для нектара и пыльцы, этот показатель вырос до 46%.

«Графически нормальные циркадные ритмы выглядят как ровные волны. Когда мы наблюдали за пчёлами, потреблявшими неоникотиноиды в течение нескольких дней, мы видели потерю волн, движение в случайное время или признаки почти полного отсутствия сна», — сказал Джаннони-Гусман, соавтор статьи.

Используя масс-спектрометрию, команда обнаружила, что неоникотиноиды накапливаются в мозге пчелы, нарушая работу нейронов циркадных часов.

«Мы увидели, как неоникотиноиды нарушают биологические часы медоносных пчёл, так что у многих больше нет регулярных ритмов сна и бодрствования. У пчёл с нарушенными ритмами наблюдается недосып и искажённое восприятие времени и окружающей среды», — сказал Макмэхон.

«Помимо нарушения сна, мы знаем, что медоносные пчёлы полагаются на своё внутреннее чувство времени и положение солнца. Если у них неправильное чувство времени, их способность эффективно ориентироваться затруднена. Логично предположить, что если внутреннее чувство времени пчелы нарушено, это может повлиять на обучение, память и эффективность сбора пищи — даже без учёта снижения возможностей из-за нарушений сна», — добавил Такенберг, также соавтор статьи.

Эта работа дополняет массив доказательств, влияющих на регулирование многомиллиардной сельскохозяйственной отрасли США, которая сильно зависит от естественной способности пчёл опылять культуры.

Команда намерена глубже изучить механизмы своих находок, исследовав нейронные цепи медоносных пчёл и влияние неоникотиноидов на молекулярном уровне. «Поскольку мы теперь понимаем, что разрушительное действие пестицидов направлено на циркадный ритм пчелы, возможно, существует способ помочь этим важным существам укрепить и поддерживать функцию своих часов перед лицом этой проблемы», — заключил Макмэхон.