Смерть насекомых от переохлаждения наблюдается у многих видов еще до наступления физического замерзания их тканей, однако механизм этого процесса долгое время оставался неясным. В результате международное исследование биологов выявило, что причиной является внезапное нарушение ионного баланса в организме насекомых, которое начинается даже при воздействии умеренно низких температур.

Для большинства видов насекомых, подверженных воздействию низких температур, способность организма сохранять функциональность внутренних систем до замерзания жидкостей является ключевым фактором выживания в зимний период. Тем не менее, долгое время оставалось неясным, какой именно физиологический процесс приводит к гибели этих организмов при охлаждении.

Специалисты из Орхусского университета (Дания) осуществили ряд масштабных экспериментов с использованием мух-дрозофил ( Drosophila). В ходе эксперимента были измерены показатели выживаемости и концентрация ионов калия в гемолимфе (эквиваленте крови у беспозвоночных) в трех различных условиях. Исследователи проанализировали реакцию организмов на холод различной интенсивности, изучили 25 видов мух, отличающихся географическим происхождением и эволюционной историей, а также оценили состояние особей одного вида, выращенных при температуре от 12 до 27 градусов Цельсия.

Проведенные исследования продемонстрировали, что гибель насекомых всегда сопровождалась одним и тем же процессом — прогрессирующей гиперкалиемией (опасным повышением уровня калия в организме). Как только концентрация калия превышала критический уровень, увеличиваясь в 2,5 раза относительно нормы, клетки нервной и мышечной системы теряли свою электрическую активность, прекращали функционировать, что приводило к гибели насекомого.

Установлено, что критическая концентрация калия, вызывающая летальный исход, практически не варьируется у различных видов. Различия в устойчивости к холоду между теплолюбивыми и морозоустойчивыми насекомыми обусловлены лишь температурой, при которой начинается разрушение ионного баланса; у адаптированных видов этот порог смещен в более низкие температурные значения.

Сравнение полученных результатов с данными предыдущих исследований подтвердило наличие аналогичного нарушения ионной регуляции у представителей других отрядов насекомых. Выявление основного механизма гибели от холода позволит ученым более точно прогнозировать изменения в ареалах обитания вредителей и опылителей в связи с глобальными климатическими преобразованиями.