В течение всей зимы шмелиные матки пребывают в состоянии диапаузы, напоминающем спячку – это своеобразная зимовка. Однако с приходом весны, когда тает снег и проливные дожди насыщают почву, подземные камеры заполняются водой, и ранее полагалось, что пчёлы, ещё не пробудившиеся, погибают. Недавнее исследование, проведённое Оттавским университетом, продемонстрировало, что благодаря комплексу физиологических механизмов матки способны выдерживать нахождение под водой более недели.
Исследование, проведенное под руководством профессора Шарля-Антуана Дарво, исследования показали, что уникальная способность этих ключевых опылителей переживать затопление может оказаться критически важной в связи с растущей частотой экстремальных погодных условий.
Шмелиные матки переживают зиму в состоянии диапаузы, напоминающем спячку, находясь в земле. Весеннее таяние снегов может привести к тому, что они окажутся затопленными.
«Профессор Дарво отмечает, что исследование было инициировано обсуждением с соавтором Сабриной Рондо. Недавние открытия Сабрины Рондо продемонстрировали способность маток выживать под водой в течение более чем недели, что является необычным явлением для наземных насекомых. «Мы стремились выяснить, каким образом это возможно», — добавляет он».
Для определения этого, ученые воспроизвели в лабораторных условиях факторы, характерные для зимнего периода. Самца пчелы поместили в состояние диапаузы на 4-5 месяцев, после чего на 8 дней погрузили в воду. В течение всего исследования исследователи наблюдали за скоростью обмена веществ и физиологическими изменениями.
Обнаруженные учеными факты произвели на них сильное впечатление. Даже находясь под водой, шмели продолжали дышать. Их способность к дыханию обусловлена исключительно низким уровнем метаболизма. «Ключевым фактором является метаболическая депрессия, – поясняет профессор Дарво. – В состоянии диапаузы их обмен веществ значительно снижается, что позволяет им выживать благодаря экономии энергии».
Помимо этого, исследователи зафиксировали существенное увеличение концентрации молочной кислоты в тканях шмелей. Это указывает на то, что насекомые получали энергию в отсутствие кислорода, используя анаэробный метаболизм. «Они не применяют единый подход, — отмечает Дарво. — Шмели комбинируют подводный газообмен с анаэробным метаболизмом. Благодаря этой адаптивности они способны выживать в столь сложных условиях».
Жизнь под водой не бесплатна. После восьми дней пребывания в водной среде, при извлечении маток из воды, наблюдалось резкое ускорение их метаболизма, длящееся 2-3 дня. «Этот скачок метаболизма связан с выведением скопившегося лактата», – поясняет профессор Дарво. «По сути, это период восстановления. Ориентировочно через неделю обмен веществ возвращается к обычному, свойственному состоянию диапаузы».
Шмелихи – основательницы будущих колоний. Если они не выживут в период зимовки и ранней весны, то утратятся целые колонии. «Анализ демонстрирует, насколько жизнеспособны эти опылители, – объясняет Дарво. – Понимание этих процессов позволяет нам предвидеть, как популяции шмелей будут адаптироваться к более частым весенним паводкам».
Учитывая продолжающиеся изменения климата и сдвиги в сезонных циклах, умение маленькой спящей королевы безмятежно проводить дни под водой приобретает особую значимость. Результаты исследования были опубликованы в The Royal Society Publishing.
[Фото: wirestock / Freepik.com]