Жара и патогены наносят пчелам «нокаутирующую двоечку»

Иссушающие волны тепла, охватившие этим летом юго-запад США и юг Европы, создают проблемы не только для людей. Экстремальные тепловые волны влияют на опылителей и патогенные микроорганизмы, живущие на них, создавая взаимный дисбаланс, который может иметь серьезные экономические и медицинские последствия.

Международная исследовательская группа, возглавляемая Университетом штата Пенсильвания, впервые изучила, как экстремальные волны тепла влияют на взаимоотношения хозяина и патогена, на примере двух видов одиночных пчел (Osmia cornifrons и Osmia lignaria) и простейшего патогена (Crithidia mellificae). Свои выводы ученые опубликовали в журнале Frontiers in Ecology and Evolution.

Исследователи пришли к выводу, что двойной удар — воздействие экстремальной жары и предшествующая инфекция — привел к тому, что одиночные пчелы, составляющие более 90% из примерно 4000 видов пчел, обитающих в Северной Америке, стали реже добывать корм. Если пчелы не добывают корм, они не питаются, и, что важно для человека, они не опыляют сельскохозяйственные культуры, которые имеют жизненно важное значение для мировой экономики и продовольственной безопасности.

Сейчас мы переживаем самые высокие температуры за всю историю наблюдений, — говорит Митзи Поррас (Mitzy Porras), постдокторский исследователь из Колледжа сельскохозяйственных наук штата Пенсильвания и ведущий автор исследования.

Эти тепловые волны длятся три, а то и четыре дня, что является длительным периодом жароустойчивости для пчел. А если совместить это с предшествующим заражением патогеном, то мы имеем дело с двумя факторами, которые могут оказать серьезное негативное влияние на популяции опылителей.

Исследователи разработали экспериментальный метод проверки тепловой стойкости — количества тепла, которое пчела может выдержать, чтобы это не помешало ей отправиться к источнику пищи. Пчел помещали в туннель. С одной стороны туннеля находилась камера с температурой, подобной летней жаре, а с другой стороны горячей камеры находился корм из сахарной воды и пыльцы. Было обнаружено, что пчелы, предварительно зараженные распространенным протозойным патогеном, гораздо хуже переносят жару и гораздо реже рискуют пройти через камеру, чтобы поесть.

В целом было установлено, что тепло негативно влияет как на пчелу-хозяина, так и на ее патоген, но больше всего достается хозяину. Воздействие тепла снижало тепловую смелость пчел и их теплоустойчивость, в то время как на скорость роста патогена тепло повлияло лишь незначительно.

Такие асимметричные взаимоотношения между организмами часто упускаются из виду при изучении воздействия климата, но они крайне важны, если мы хотим понять, что происходит на самом деле, — сказал Поррас.

Когда мы рассмотрели хозяина и патоген в тандеме, то обнаружили, что инфекция значительно снижает теплоустойчивость хозяина, чего мы не смогли бы обнаружить, если бы изучали только пчел.

Исследователи обнаружили, что здоровая пчела может переносить жару в 109,4 градуса по Фаренгейту, но после заражения ее толерантность снижается до 98,6 градуса по Фаренгейту.

Наши результаты проливают свет на последствия экстремальных тепловых волн для динамики хозяин-патоген в условиях потепления климата, — сказал соавтор исследования Эд Раджотт, заслуженный профессор энтомологии из Penn State.

Мы не увидим простых линейных изменений по мере потепления климата. Каждый организм будет реагировать по-своему, и взаимоотношения между организмами будут коренным образом меняться. Если мы хотим попытаться предсказать последствия изменения климата, то взаимоотношения имеют большое значение. Изменения в наших экосистемах имеют реальные последствия, и мы должны понимать все тонкости, если хотим подготовиться к реальности меняющегося климата.

Одиночные пчелы, которых часто называют «рабочими лошадками» в мире опылителей из-за их высокой кормовой способности, живут около года, но активны вне гнезда только в течение двух-четырех недель, например, ранней весной. По словам Раджотта, менее чем за месяц они проводят опыление в течение всей жизни.

Для человека трех- или четырехдневная волна жары может быть просто некомфортной вспышкой, но для одиночной пчелы она может составлять четверть всего времени ее активности вне гнезда, что может серьезно повлиять на ее приспособленность к спариванию, опылению и производству потомства. Исследователи показали, что здоровье пчел еще больше ухудшается, если они ранее были инфицированы патогеном.

Команда пришла к выводу, что экстремальное тепловое воздействие в целом снижает теплоустойчивость пчел, но волны жары усугубляют негативное воздействие инфекции на тепловую физиологию пчел и, в конечном счете, влияют на их поведение.

Мы должны думать об общей картине, — заключает Поррас.

Изменение климата влияет не только на виды, оно влияет на взаимоотношения между видами, и это может иметь огромные последствия для здоровья человека и планеты в целом.

16.08.2023