Исследование угрозы для важных взаимоотношений в природе
Изменение климата может поставить под угрозу взаимосвязь между пчёлами и растениями, которые они опыляют, считают исследователи из Технологического института Нью-Джерси (NJIT).
Весеннее потепление служит сигналом для многих видов пчёл начать поиск цветущих растений, которые служат им пищей и которые они размножают через опыление. Дэниел Банкер, доцент биологии NJIT, и аспирантка Кэролайн ДеВан намерены выяснить, что произойдёт, если эти жизненно важные отношения выйдут из синхронизации из-за изменения климата. Исследование поддержано грантом в $150 000 от Национального научного фонда (NSF).
Последствия могут быть серьёзными: плохое опыление сельскохозяйственных культур и снижение урожайности. В одном из тревожных сценариев пчёлы, реагируя на потепление, могут появляться раньше, в то время как их предпочитаемые цветы, менее чувствительные, — позже. Такой временной разрыв может сильно повлиять на пчёл, растения и продуктивность многих культур.
Локальная лаборатория под открытым небом
Исследование проводится в Национальном историческом парке Морристаун (Jockey Hollow), который является частью Северо-восточной умеренной сети (Northeast Temperate Network, NETN) Службы национальных парков США. Это место привлекательно, так как представляет собой умеренный лес с относительно узким временным окном весеннего пробуждения пчёл и распускания листьев на деревьях. Работа на площадке NETN позволяет интегрировать данные в общую экологическую картину сети.
Парк обладает значительным сообществом пчёл, включая одиночных пчёл-каменщиков (cavity-nesting bees), которые кормятся на различных цветущих деревьях и растениях подлеска. В отличие от общественных видов, таких как медоносные пчёлы, они ведут уединённый образ жизни. Их активность в основном зависит от температуры, в то время как растения реагируют на изменения как температуры, так и длины светового дня (фотопериода). Пчёлы-каменщики в Морристауне особенно чувствительны к весенним изменениям температуры.
Экспериментальные методы
Для привлечения пчёл исследователи разместили построенные ими гнездовые ящики рядом с 28 лесными участками мониторинга NETN в парке. Взрослые пчёлы создают гнёзда, в ячейках которых откладывают яйца. К осени новое поколение становится взрослыми особями в коконах, где и зимует.
Начальная фаза программы включает пробуждение пчёл от зимней спячки раньше обычного путём мягкого нагрева ящиков весной. Исследователи совершенствуют свои методы, которые включают:
- Наклеивание микро-меток (специальный вариант QR-кода) на спинки пчёл, пока они ещё находятся в коконах.
- Установку видеокамер у каждого гнезда для создания базы данных о реакции пчёл на изменения их естественного графика.
- Физический анализ пыльцы в гнёздах для получения информации о посещаемых источниках пищи.
- Анализ соотношения самок и самцов для выявления влияния перепадов температуры на репродукцию.
Компьютерное распознавание образов для мониторинга отдельных пчёл по меткам разрабатывается под руководством доцента биологии NJIT Гарета Рассела.
Последствия для сельского хозяйства
Эта работа может помочь ответить на ключевые вопросы о возможном влиянии изменения климата на сельское хозяйство:
- Неспособность адаптироваться: Активно добывая пищу до того, как её обычные источники станут доступны, пчёлы могут не суметь адаптироваться, что разрушит цикл опыления и размножения растений.
- Смена рациона: Пчёлы могут адаптироваться, питаясь другими, более ранними растениями. Хотя это может быть признаком адаптивности, такая пища может быть менее питательной, что негативно скажется на популяциях пчёл.
- Угроза для потомства: Для одиночных пчёл-каменщиков более ранний и долгий вылет на поиски пищи из-за рассинхронизации с цветением может оставить их гнёзда без защиты на более длительное время. Это даст мухам, осам и другим хищникам больше возможностей для атаки на яйца и личинки, что может потребовать разработки новых стратегий защиты этих важных опылителей.
Данные, которые Банкер и ДеВан планируют собирать в течение следующих нескольких лет, могут подтвердить тревожную возможность — критическая связь между чувствительными к температуре пчёлами и опыляемыми ими растениями находится в опасности. Однако они также могут обнаружить, что опылители способны адаптироваться способами, которые не подрывают серьёзно их роль в опылении и, как следствие, в сельскохозяйственном производстве.