Потеря даже одного вида шмелей в экосистеме окажет весьма быстрое и неумолимое влияние на природу: любимые цветы опылителей будут производить меньше семян,- показывает последнее исследование.Результаты исследования, основанного на изучении взаимодействия между шмелями и полевыми цветами живокости в Скалистых горах Колорадо, будут опубликованы в Трудах Национальной академии наук.
Ученые выяснили, что снижение конкуренции среди опылителей нарушает специализацию среди оставшихся в системе пчел, цветы лишаются их преданности, что приводит к менее успешному размножению растений.Мы обнаружили, что в отсутствие хотя бы одного вида опылителей эти полевые цветы производят одну треть меньше семян, — рассказывает возглавивший исследование эколог из Университета Эмори Броси Берри. Это вызывает тревогу и позволяет предположить, что глобальное снижение опылителей может оказать куда большее влияние на цветение растений и продовольственных культур, чем мы ранее представляли.
Исследование было профинансировано Национальным научным фондом, Берри вел исследование в соавторстве с экологом Хизер Бриггс из Калифорнийского университета в Санта-Крус. Около 90 % растений нуждаются в животных, преимущественно в насекомых, для передачи пыльцы между ними, чтобы происходило опыление и размножение.
Пчелы на сегодняшний день считаются наиболее важными опылителями во всем мире, они эволюционировали вместе с цветами, которые нужны им для питания.В течение последнего десятилетия, однако, ученые сообщали о резком снижении популяции некоторых видов пчел, что и подвигло на исследование потенциальных последствий таких потерь.Некоторые исследования пришли к заключению, что растения могут пережить потерю большинства видов опылителей в экосистемах, пока другие опылители остаются и прикрывают «дыру». Эти исследования, однако, основывались только на теоретическом компьютерном моделировании.
Броси и Бриггс задались вопросом, осуществима ли эта теоретическая устойчивость в реальном сценарии.Команда ученых провела полевые эксперименты, чтобы выявить, как удаление одного вида опылителей повлияет на отношения цветок-опылитель. Большинство опылителей посещают несколько видов растений на протяжении своей жизни, но часто у них прослеживалось то, что мы называем «цветочная верность» в определенные промежутки времени.Опылители, как правило, сосредоточены на одном растении, пока оно находится в цвету, но через несколько недель переходят к следующему, как раз зацветающему виду.
Это своеобразная временная моногамность, — поясняет Броси. Цветочная верность однозначно идет на пользу растениям, потому что посещения опылителей лишь тогда приводит к удачному размножению растений, когда насекомые переносят пыльцу на другие цветки того же вида.Когда пчелы беспорядочно перелетают с цветка на цветок, посещая растения разных видов во время одного кормления, они малоэффективны в качестве опылителей, — дополняет Бриггс.
Исследователи провели свои эксперименты в биологической лаборатории на Скалистых горах Колорадо.Субальпийские луга лаборатории на высоте 9500 футов слишком высоки для пчел, но в течение летних месяцев на них в большом количестве летают шмели.Ученые построили эксперимент вокруг насекомых, опыляющих темно-фиолетовые цветы живокости, этот цветок посещают 10 из 11 обитающих на лугах шмелей.
Исследователи изучили несколько участков диких цветов размером в 20 кв.м., оценив их как в нетронутом контрольном состоянии, так и в измененном, когда они удалили от опыления шмелей одного из видов.Ученые наблюдали за поведением шмелей на нетронутых и измененных лугах.Мы просто неотступно следовали за шмелями, следили за тем, как они питаются. Это очень сложно, ведь насекомые летают так быстро, — рассказывает Бриггс. Иногда исследователи фиксировали всего 5-10 перелетов шмелей, а иногда смогли отслеживать их перемещение по более чем 100 цветкам. Бегать по лугам следом за жужжащими шмелями было самой радостной и забавной частью исследования, — делится Броси.
Большая часть «пчелиной команды» состояла из студентов Эмори, университета, также финансирующего исследование, а также студентов, работающих по программе «Опыт исследовательской работы для студентов».Биологическая лаборатория на Скалистых горах применяет только неразрушающие экосистему методики, так что исследователи не оказали негативного влияния на популяцию шмелей.Мы поймали опылителей, чтобы для эксперимента исключить целый вид из экосистемы, и мы отпустили их потом невредимыми по окончанию эксперимента.Это очень надежные маленькие труженики, они очень редко нас кусали, ведь шмели совсем не любят злиться, — рассказывает Броси о том, что пострадавших нет ни среди насекомых, ни среди ученых.
После изучения этапа опыления и наблюдения за посещениями растений шмелями, ученые смогли проследить связь между количеством семян у растений.Хотя в контрольных группах около 78 % шмелей были верны цветам одного вида, на лугах с удаленным видом опылителей такой верности придерживались только 66 %.Снижение цветочной верности на тестовых участках показывает, что при потере одного из опылителей, пчелы куда менее последовательны в посещении цветов.
Изменение в системе сказались на непосредственном размножении и распространении растений: живокость на экспериментальных лугах произвела на треть меньше семян по сравнению с растениями на обычных участках.Небольшие изменения в уровне конкуренции заставили остальных пчел изменить цветам живокости,- говорит Бриггс. Наша работа наглядно показывает, почему биоразнообразие должно быть ключом к сохранению всей экосистемы.Кроме того, у исследования богатый потенциал для открытия целого ряда новых подробностей функциональных последствий межвидовых взаимодействий, — заключает Броси.
