Шмели могут испытывать стресс. К чему это приводит?

Поэтому шмели способны забираться далеко на север, где вносят важнейший вклад в опыление растений. Однако биологи выяснили, что это не единственная их полезная функция — похоже, что шмели могут влиять на жизненный цикл растений вокруг своего гнезда, ускоряя появление на них цветов.

Как и пчелы, их близкие родственники, шмели — общественные насекомые. Но, в отличие от пчел, каждую весну после зимовки шмели организуют новую колонию. Для ее развития нужны ресурсы, то есть цветы, на которых шмели собирают нектар и пыльцу. Если окончание зимовки не совпало с началом цветения растений в окрестностях колонии, она не выживет. По всей видимости, чтобы этого избежать, шмели научились буквально ускорять «наступление весны» вокруг себя, предположили ученые из экологического отделения Технической школы Цюриха.

Наблюдая несколько лет за шмелями, ученые обратили внимание, что те иногда с неизвестной целью делают в листьях дырочки. Чтобы выяснить, как перфорация листьев повлияет на растения, исследователи провели эксперимент в теплице. Растения томата и горчицы, которые еще не были готовы зацвести, оставили наедине со шмелями вида Bombus terrestris, и дали последним перфорировать листья. Ученые также создали две контрольных группы: одну из них не трогали, а в другой в листьях растений при помощи скальпеля вырезали отверстия, похожие на те, что прогрызали шмели.

Выяснилось, что шмели начинают прогрызать дырки в листьях, только если их не покормить пыльцой, которая служит для них основным источником белка. На первый взгляд может показаться, что голодные шмели просто хотели подкрепиться листьями. Но ученые утверждают, что насекомые ничего не делали с вырезанными кусочками — они не ели их и не уносили в гнездо. К тому же шмели обычно не едят листья, а для того, чтобы пить растительные соки, они проводили на листе слишком мало времени — создание каждой дырки занимало у них не более несколько секунд.

Наблюдая за растениями в теплице, ученые выяснили, что экземпляры, погрызенные шмелями, зацветают раньше, чем контрольные растения. Например, помидоры, «обработанные» шмелями, зацвели на целый месяц раньше, чем те, которые шмели не трогали, а горчица — на две недели раньше. Дырки, вырезанные скальпелем, тоже немного ускорили цветение, но далеко не в той степени, что шмелиная перфорация — всего лишь на пять дней.

Чтобы подтвердить то, что они увидели в лаборатории, исследователи в течение двух сезонов весной и летом наблюдали за шмелями, обитающими на крыше университетского городка. Ученые хотели выяснить, перестанут ли шмели портить листья с появлением цветов рядом с гнездом. Оказалось, что с появлением цветов шмели почти перестают «огородничать». Этим наблюдением ученые подтвердили, что подобное поведение у шмелей объясняется именно недостатком пыльцы. В «полевом» эксперименте ученые также обнаружили, что медоносные пчелы не интересуются нецветущими растениями, подобное поведение характерно скорее для шмелей, причем нескольких видов.

Тем не менее, в этой истории остается невыясненным механизм, по которому шмели ускоряют цветение растений. Известно, что растения тоже испытывают стресс, и такие факторы как повреждение листьев, засуха, похолодание и другие, могут ускорять цветение за счет внутренней гормональной регуляции. Но в описанном эксперименте искусственные надрезы не так сильно ускоряли появление цветов, как работа шмелей. Не исключено, что в процессе перфорации шмели вводят в листья какие-то специальные вещества, однако это еще предстоит выяснить.

Не известно также, всегда ли шмели надкусывали растения, чтобы ускорить их цветение, или это пример адаптивного поведения, которое выработалось за последние десятки лет. Дело в том, что несовпадение режима шмелей и растений приобретает для насекомых угрожающий характер — в результате изменения климата шмели начали просыпаться раньше, а появление цветов, которое зависит по большей части от длины светового дня, а не температуры, почти не изменилось.

Знают ли шмели о том, что, надкусывая листья, они приближают появление цветов? Шмели уже не раз продемонстрировали свою сообразительность в лабораторных экспериментах. В отличие от «домашних» пчел, их колонии менее структурированы, а социальные роли не так жестко предопределены. По-видимому, в сообществах шмелей распространен обмен знаниями. К примеру, в 2016 году ученые рассказали о том, как научили шмелей вытаскивать угощение за ниточку, а тренированные шмели научили делать это своих товарищей. В 2017 году шмелей научили играть в аналог пинбола — закатывать в лунку шарик, тоже в обмен на угощение, и снова они смогли научиться этому друг у друга. Судя по всему, шмели обладают достаточно хорошей пространственной памятью, чтобы запомнить, какие растения они «обработали».

Однако ученые все же сомневаются, что насекомые способны прогнозировать урожай на месяц вперед. Кроме того, рабочие особи в природе редко живут больше месяца, так что их агротехнические навыки, скорее, являются следствием взаимной адаптивной эволюции растений и опылителей.