Экстремальная жара угрожает фертильности медоносных пчел и вызывает внезапную смерть

В июне 2021 года в Западной Канаде температура несколько дней подряд превышала 42 °C. В Литтоне (Британская Колумбия) была зафиксирована температура 49,6 °C — рекордная для Канады. Лесные пожары привели к 56-дневному режиму ЧС и почти 600 дополнительным случаям внезапной смерти по сравнению с тем же периодом 2020 года.

От жары пострадали не только люди. Пчеловоды в долине Оканаган сообщали о необычной гибели пчелиных маток, трутней и небольших семей. Трутни (репродуктивные самцы) при смерти от стресса спонтанно эякулируют. Пчеловод Эмили Хакстер наблюдала, как десятки трутней внезапно погибали на крышках ульев с вывернутыми половыми органами.

Лабораторные эксперименты показывают, что после шести часов при 42 °C погибает 50% самцов медоносных пчел. Другие исследования указывают на гибель до 77% трутней после всего четырех часов при такой температуре.

Это означает, что после волны жары у новых маток (репродуктивных самок) будет меньше возможностей для спаривания. Семьи с плохо оплодотворенными матками с большей вероятностью коллапсируют, что создает проблемы для фермеров, зависящих от опыления пчелами. Это также демонстрирует риск, который жара представляет для популяций диких насекомых.

Смерть — не единственный ущерб

Фертильность самцов, вероятно, начинает снижаться задолго до их гибели. Например, уже после двух часов при 42 °C погибает около трети сперматозоидов в эякуляте трутня. Даже если самец переживает жару, его фертильность, вероятно, нарушена.

Матки хранят сперму в специализированном органе на протяжении всей жизни (1–3 года). Однако даже хранимая сперма не защищена от высоких температур. Матки, подвергнутые температуре выше 38 °C в течение двух и более часов, обычно выживают, но жизнеспособность хранимой спермы падает до уровня, который пчеловоды считают «плохим качеством».

Крупные, устоявшиеся семьи в 2021 году, судя по всему, пережили жару. Но скрытая потеря фертильности как у трутней, так и у маток означает, что ущерб мог быть нанесен даже выжившим семьям.

Дикие насекомые тоже под угрозой

На фертильность экстремальная жара влияет не только у медоносных пчел. Ученые ожидают, что учащающиеся волны жары могут нарушить фертильность жуков, шмелей, мух, бабочек и ос — и это только известные примеры.

Для целых популяций тенденции еще более тревожны:

• У сыновей жуков-хрущаков (Tribolium castaneum), отцы которых пережили тепловой стресс, фертильность может быть нарушена, даже если они сами не подвергались жаре.
• Ученые прогнозируют повсеместное сокращение численности диких шмелей по мере учащения «неприемлемых» экстремальных погодных явлений.
• Температуры, при которых самцы плодовых мух теряют фертильность, лучше объясняют их географическое распространение, чем максимальные температуры, при которых они могут выжить.

Адаптация и ее пределы

Медоносные пчелы могут адаптироваться к среде, и с помощью пчеловодов, вероятно, приспособятся и к более высоким температурам. Например, подвиды с Ближнего Востока более терпимы к жарким и засушливым условиям, чем европейские, а семьи, разводимые в Канаде, демонстрируют признаки отбора на холодоустойчивость.

Однако пчелиные семьи производят новых маток примерно раз в год, когда готовятся к роению. По сравнению с быстро размножающимися насекомыми (например, комарами) это ставит их в невыгодное положение для адаптации к быстро меняющимся условиям.

К счастью, матки могут компенсировать это, спариваясь с несколькими самцами (при условии, что те не погибли от недавней жары). Это увеличивает генетическое разнообразие семьи — основу для естественного отбора.

Канадские пчеловоды также ежегодно импортируют около 250 000 маток (в основном из Калифорнии и Гавайев, а также Чили, Австралии, Украины, Новой Зеландии), обеспечивая постоянный приток новой генетики. Это может быть как преимуществом, так и препятствием, но способствует появлению новых комбинаций генов для решения новых проблем.

Пчелы как индикаторы

Несмотря на потери, медоносные пчелы как вид почти наверняка переживут изменения климата. Но не всем насекомым так повезет. Матки шмелей, ос и многих муравьев, которые также производятся раз в год летом, обычно спариваются с одним или несколькими самцами, имеют ограниченные возможности для генетического обмена и могут быть менее способны к адаптации.

Волны жары — не единственная проблема для насекомых. Важны также потеря среды обитания, пестициды и патогены. Через два месяца после отмены режима ЧС в Британской Колумбии разрушительное наводнение вновь затронуло семьи людей и бесчисленное количество диких пчел, зимовавших в земле.

Исследования о влиянии изменения климата на фертильность насекомых жизненно важны. Мы обращаем внимание на медоносных пчел из-за их роли в опылении сельхозкультур, но они не единственные, от кого мы зависим. Условия во время жары 2021 года достаточны для снижения фертильности медоносных пчел, и это должно стать тревожным сигналом для диких насекомых, у которых нет пчеловодов.