Грязный воздух нарушил обонятельную коммуникацию гигантских пчел
Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Мировая продовольственная безопасность напрямую зависит от животных-опылителей: их активность влияет на 75 процентов видов сельскохозяйственных культур. Большая часть таких опылителей — это пчелы. Существуют исследования, посвященные сокращению численности популяций пчел и шмелей во всем мире, но они касаются преимущественно экотоксикологических последствий применений пестицидов. Меж тем большую неопределенность в этом вопросе составляет общее антропогенное загрязнение воздуха, которое чаще изучается в контексте воздействия на здоровье людей. Идеальное место, которое может помочь понять, как загрязнение воздуха влияет на популяции пчел — Индия. Эта страна занимает первое место в мире по объему экспорта фруктов и второе — по экспорту овощей. Пчелы обеспечивают не менее 35 процентов всего урожая. При этом по данным ВОЗ именно в Индии находится 9 из 10 самых загрязненных городов в мире.
Ученые под руководством Гиты Тиммеговды (Geetha G. Thimmegowda) из Института фундаментальных исследований Тата изучали влияние загрязнения воздуха на гигантских пчел Apis dorsata. Районом исследования они выбрали окрестности мегаполиса Бангалор, где заложили четыре тестовые площадки: по одной в условиях сильного, умеренного и низкого загрязнения воздуха в пределах города и одну за его пределами в сельской местности. На каждой площадке присутствовали пчелиные ульи (Apis dorsata, в отличие от многих других видов, активно гнездятся на зданиях).
В качестве основного поллютанта авторы исследования рассматривали PM10 (взвешенные твердые частицы диаметром до 10 микрометров, то есть крупно- и среднедисперсная пыль). Концентрация PM10 за городом составляла 28,32±10,51, а в условиях интенсивного городского загрязнения — 98,59±55,43 микрограмм на кубический метр. В работе сделали акцент на опылении декоративного кустарника Tecoma stans — он широко распространен в Индии, цветет круглый год, а пчелы активно опыляют его и в городах и в сельской местности.
(A) Район исследования и выбранные участки; (B) Объект исследования — гигантская азиатская пчела, A. dorsata; (C) Измерения PM10 в микрограммах на кубический метр за трехлетний период исследования [R, n=78; L, n=115; M, n=103; H, n=118; t-критерий Уэлча (3; 215,3) = 67,94, p
Geetha G. Thimmegowda et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020.
У пчел, живущих в условиях значительного загрязнения воздуха (концентрация PM10 более 50 микрограмм на кубический метр), ученые обнаружили ряд физиологических и молекулярных изменений. Их выживаемость снизилась на 80 процентов по сравнению с сельскими сородичами, и во всех сегментах тела накапливались тяжелые металлы. Электронная микроскопия показала, что взвешенные частицы осаждались на их эпитикулярно-восковом слое и препятствовали обонятельной коммуникации, что приводило к голоду (ученые отметили снижение массы тела по сравнению с сородичами, которым повезло жить в сельской местности) и ухудшению качества опыления.
Металлы, обнаруженные в каждом сегменте тела пчел на разных площадках с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии.
Geetha G. Thimmegowda et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020.
Также авторы исследования обнаружили у пчел, обитающих в городе, нарушения в экспрессии генов, отвечающих за стресс, осуществление липидного обмена, регуляцию транскрипции и врожденный иммунитет.
Ученые отметили, что подобные исследования не всегда приводят к таким результатам: так, в Англии городские пчелы напротив гораздо здоровее своих сельских сородичей, что связано с применением пестицидов. Городские парки с цветущими растениями стали для них настоящей резервацией. В Индии на примере города Бангалор стало очевидным, что загрязнение воздуха промышленными выбросами может стать для популяций пчел не меньшей угрозой, чем пестициды.
Тем временем Германия может стать первой страной, которая откажется от ночной подсветки городов ради насекомых — соответствующий законопроект уже разработан и вынесен на рассмотрение. Он также содержит и другие меры по защите насекомых, в частности, ограничение использования пестицидов.