Энтомологи случайно затопили зимующих шмелей и обнаружили у них способность неделю выживать под водой
Канадские энтомологи экспериментальным путем продемонстрировали, что находящиеся в состоянии диапаузы матки шмелей способны выжить, проведя целую неделю погруженными в воду. Полученные результаты указывают на устойчивость этих насекомых к наводнениям, которые затапливают их зимние убежища. Как отмечается в статье для журнала Biology Letters, открытие было сделано случайно: во время другого исследования в пробирки с зимующими шмелиными матками непреднамеренно попала вода — и те, к удивлению авторов, выжили.
Колонии шмелей (Bombus), населяющих регионы с умеренным климатом, как правило, существуют менее года, с весны до осени. С приходом холодов все матки-основательницы и рабочие особи погибают, а их жилища разрушаются. Выжить удается лишь молодым маткам. Покинув гнездо в конце лета, они спариваются с трутнями (которые вскоре после этого умирают) и усиленно питаются, а с приходом холодов прячутся под землю, где проводят шесть-девять месяцев в состоянии диапаузы за счет накопленной ранее энергии. Под слоем почвы шмелиные матки надежно защищены от морозов. Тем не менее даже здесь они сталкиваются с целым рядом угроз, среди которых загрязняющие вещества, паразиты, грибки и наводнения.
Впрочем, как выяснили энтомологи из Гуэлфского университета Сабрина Рондо (Sabrina Rondeau) и Найджел Рейн (Nigel E. Raine), последствия наводнений, похоже, не так уж страшны шмелям. Во время экспериментов с представителями североамериканского вида B. impatiens исследователи допустили оплошность, из-за которой в пробирки, где находились матки в диапаузе, попала вода. После удаления жидкости неожиданно оказалось, что насекомые не утонули. Это наблюдение заставило авторов предположить, что зимующие матки шмелей способны выжить, если их убежище затопит водой.
Шмель Bombus impatiens. Ryan Hodnett / Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0 DEED
Для проверки гипотезы Рондо и Рейн провели дополнительный эксперимент со 143 не успевшими спариться молодыми матками B. impatiens. Насекомых в течение девяти-пятнадцати дней кормили пыльцой и раствором сахарозы, после чего посадили в индивидуальные пробирки с почвой и оставили в холодильнике при температуре четыре градуса Цельсия, чтобы подопытные особи впали в состояние диапаузы.
Семь дней спустя исследователи проверили жизнеспособность шмелиных маток и разделили их на шесть экспериментальных групп по 21 особи в каждой. В пробирки со шмелями налили прохладную водопроводную воду, причем у половины насекомых была возможность пассивно плавать на ее поверхности, а остальных удерживал под водой поршень. Затем пробирки, в зависимости от группы, помещали обратно в холодильник на восемь часов, сутки или неделю. По словам авторов, условия эксперимента имитировали наводнения разной интенсивности и продолжительности. После завершения испытаний шмелей пересаживали в сухие пробирки с почвой и оставляли при низких температурах до конца эксперимента. Еще семнадцать особей были выбраны в качестве контроля: их пробирки возвращали в холодильник без каких-либо манипуляций.
Через одну, четыре и восемь недель после обработки шмелиных маток водой Рондо и Рейн вновь оценивали их жизнеспособность. В ходе последней из этих проверок выяснилось, что средний уровень выживаемости в экспериментальных группах составляет 89,5 процента. Он оказался высоким даже среди маток, которым пришлось неделю провести целиком погруженными в воду: спустя восемь недель после окончания испытаний в живых остался 81 процент из них. Для сравнения, в контрольной группе гибели избежали 88 процентов маток. Статистический анализ показал, что погружение в воду даже на неделю не снижает шансы шмелей пережить диапаузу. В то же время у более тяжелых особей вероятность выжить при затоплении убежища выше.
Результаты исследования демонстрируют, что находящиеся в диапаузе матки шмелей B. impatiens могут как минимум неделю выживать, будучи полностью погруженными в воду. Это указывает на их способность успешно переносить последствия наводнений в природных условиях. Вероятно, зимующие шмели не тонут благодаря тому, что, находясь в диапаузе, большую часть времени держат дыхальца закрытыми, удовлетворяя потребности в кислороде за счет газообмена через кутикулу или сохраненных в трахеях пузырьков воздуха. Кроме того, небольшой диаметр отверстий дыхалец и гидрофобная кутикула дополнительно ограничивают проникновение воды внутрь организма.
По словам Рондо и Рейна, ранее считалось, что растущая из-за антропогенных изменений климата частота наводнений повышает риск гибели зимующих маток шмелей и таким образом угрожает будущему этих насекомых. Однако по крайней мере вид B. impatiens, успешно справляется с данной проблемой. Возможно, эта одна из причин, почему он остается достаточно многочисленным и широко распространенным, в то время как многие другие виды шмелей находятся в упадке.