Текст уведомления здесь

Улетают и не возвращаются

Почему исчезают пчелы и что с этим делать

12 лет назад фермеры восточного побережья США заметили странное: пчелы начали целыми семьями пропадать с пасек. Открывая крышку улья, пасечники обнаруживали, что внутри никого нет. Точные причины этого до сих пор не установлены, хотя спад популяции пчел не иллюзорен и зафиксирован во многих странах. Таинственный феномен впечатлил и встревожил не только пчеловодов и ученых, но и киносценаристов, став сюжетной основой одного из эпизодов сериала «Черное зеркало». «Чердак» разбирается, что же происходит с пчелами, которых мы, кажется, рискуем потерять.
Добавить в закладки
Комментарии

Они опыляют

В США общее число колоний медоносных пчел сократилось с шести миллионов в 1947 году до 2,5 миллиона в 2015-м. Снижается и популяция шмелей. В Европе дела обстоят похожим образом: с конца 1980-х количество колоний уменьшилось на четверть. Значительное снижение популяции пчел в конце XX — начале XXI века отмечают в Великобритании, Венгрии, Бельгии, Испании, Франции, Марокко, Тибете, Бразилии, на Мадагаскаре и в Азербайджане. В прошлом году массовая гибель пчел озадачила и российских фермеров, хотя и они столкнулись с этим не впервые.

— По наблюдениям нашей лаборатории, в начале 2000-х годов уже отмечались вспышки гибели пчелиных семей с клинической картиной, схожей с США и Европой, — говорит сотрудница Всероссийского НИИ ветеринарной энтомологии и арахнологии Земфира Зинатуллина.

При этом сокращается не только численность насекомых, но и их видовое и генетическое разнообразие.

В XX веке для опыления гигантских сельскохозяйственных площадей во всем мире диких пчел стало не хватать. К тому же распашка земель теснила естественные места обитания насекомых — цветочные луга. Поэтому начиная со второй половины XX века фермеры стали особенно интенсивно использовать для опыления пчел, разведенных искусственно. Важность пчел для сельского хозяйства сложно переоценить: пчелы опыляют все цитрусовые (апельсины, лимоны, мандарины, нектарины), кофе, хлопок и лен, кокос и миндаль, клубнику, ваниль, помидоры, некоторые пряные травы, тропические фрукты и многое другое.

Инфографика: Анатолий Лапушко / Chrdk.

Инфографика: Анатолий Лапушко / Chrdk.

Исчезновение пчел целыми семьями, замеченное американскими фермерами в 2006 году, было особенно стремительным и масштабным — с тех пор в США популяции колоний сокращались на треть каждый год с 2006-го по 2009-й. Оно затрагивало и диких, и домашних пчел. Явление, получившее название синдрома разрушения пчелиных семей (colony collapse disorder, сокр. CCD), вызывает всеобщее беспокойство оттого, что потребность человечества в продуктах сельского хозяйства и, как следствие, в опылителях, с каждым годом только растет, притом что ученые, проанализировав данные Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), пришли к выводу, что если сельское хозяйство будет развиваться теми же темпами, то пчелы не смогут удовлетворить его потребности уже в ближайшем будущем. В 2008 году о «кризисе опыления» заговорили в Европарламенте, где было признано, что проблема носит глобальный характер. Ученые стали усиленно искать причины гибели насекомых.

Они отравляются

Один из главных факторов, на который пало подозрение исследователей «пчелиного мора», — пестициды класса неоникотиноидов, в основном клотианидин и имидаклоприд (который, возможно, есть на даче у вашей бабушки под красивым названием вроде «Искра золотая», «Клубнещит», «Зубр» или «Командор»). Неоникотиноиды появились на рынке в начале 1990-х годов и быстро стали популярным пестицидом во всем мире. Ими обрабатывают семена растений, так что, вырастая, те уже содержат в стеблях и листьях отравляющее вещество, поедая которое, насекомые-вредители гибнут.

Неоникотиноиды относятся к нейротоксинам. Как и никотин, они воздействуют на никотин-ацетилхолиновые рецепторы. Эти рецепторы активируются воздействием нейромедиатора ацетилхолина и отвечают за двигательную функцию. Умеренное воздействие на рецептор активирует его, блокировка вызывает паралич, а вот гиперактивация приводит к перевозбуждению нервной системы и судорогам. Но если человека никотин только слегка бодрит, то насекомые, съевшие дозу неоникотиноидов, быстро умирают.

Пчелы не питаются растениями, и долгое время считалось, что пестициды для них безопасны. Но в начале этого века ученые заподозрили, что токсины могут попадать в нектар и пыльцу, становясь губительными для опылителей. Для проверки был проведен эксперимент: несколько пчелиных семей в течение 12 недель кормили имидаклопридом в трех разных концентрациях — низкой, средней и высокой. Эксперимент повторяли 17 раз с разными семьями. В итоге пчелиные семьи, длительно подвергавшиеся высоким и очень высоким дозам неоникотиноидов, чаще теряли королев, хуже зимовали (теряли больше особей при зимовке, встречали весну более ослабленными и т.п.) и чаще страдали от клещей и грибков.

В 2015 году подтвердилось, что неоникотиноиды действительно попадают в организм пчел и шмелей. В дальнейшем выяснился еще один механизм их вредного воздействия: они нарушают способность пчел к полету. Насекомые начинают хуже ориентироваться в пространстве и реже долетать до гнезда. Когда в экспериментах на пчел воздействовали неоникотиноидом тиаметоксамом (используется для защиты сои, кукурузы и хлопка) не более двух дней, они начинали летать на более дальние расстояния, но более беспорядочно, притом что эти насекомые не летают хаотично — они умеют оптимизировать свои маршруты.

Инфографика: Анатолий Лапушко / Chrdk.

Инфографика: Анатолий Лапушко / Chrdk.

К 2015 году исследований о воздействии неоникотиноидов на пчел было проведено уже несколько сотен, но специалисты так и не смогли сделать однозначный вывод, что опылители умирают именно из-за пестицидов или что они получают пестициды в чрезмерных дозах. К тому же последние исследования показывают, что у разных пород пчел разная чувствительность к разным пестицидам, и это еще более затрудняет какие-то масштабные обобщения. Но не стоит, конечно, говоря о столь аккуратных заявлениях ученых, забывать о том, что объем рынка пестицидов составил порядка $ 65 миллиардов в 2017 году. И было бы странно ожидать, что его участники без сопротивления примут критику экологов.

В 2012 году австралийские ученые предположили, что пестициды могут наносить и косвенный вред: они ответственны за повышенный уровень стресса молодых особей. Дело в том, что пчелы начинают собирать нектар в возрасте двух-трех недель, но если более взрослые пчелы погибают, например, от пестицидов (а неоникотиноиды действительно сильнее воздействуют на более старых пчел), недостатка еды или других причин, молодые начинают работать в более раннем возрасте. Свою гипотезу ученые проверили, отследив с помощью радиодатчиков поведение тысяч пчел, содержащихся на пасеке Университета Маккуори в Сиднее: старших особей намеренно отделяли от колонии, вынуждая молодых начинать работу раньше. И те действительно совершали в среднем меньше полетов за едой и чаще гибли во время первого полета. Смерть взрослых, полагают ученые, приводит к тому, что нагрузка на молодых особей увеличивается, а менее опытный «молодняк» работает не так эффективно. Оттого смертность в рядах перегруженных работой пчел растет, что ведет к еще более значительному снижению популяции в колонии. Прогнозируемые в рамках этой модели потери примерно соответствуют фактическим темпам разорения пчелиных семей. А то, что пчелы в какой-то момент пропадают из гнезда, как это происходит при синдроме разорения пчелиных семей, возможно, связано с тем, что нейротоксины нарушают работу механизмов, связанных с памятью и поведением, но какие именно, пока неизвестно.

Наконец, 28 февраля 2018 года Европейское агентство по безопасности продуктов питания признало, что неоникотиноиды приносят пчелам вред, и поставило вопрос о запрете трех видов этих пестицидов: клотианидина, имидаклоприда и тиаметоксама.

Они болеют

Нельзя сбрасывать со счетов множество естественных врагов пчел — грибки, вирусы и паразитов, таких как клещ варроа, буквально высасывающий из насекомых жизнь. Именно с распространением этого клеща, по словам Земфиры Зинатуллиной, специалисты связывают первую массовую гибель пчел на территории СССР в 70-х годах XX века.

Клещ Varroa на личинке пчелы. Фото: Gilles San Martin / flickr / CC BY-SA 2.0
Клещ Varroa на личинке пчелы. Фото: Gilles San Martin / flickr / CC BY-SA 2.0

В естественных условиях дикие пчелы умеют справляться с болезнями, например вакцинируя потомство на стадии яиц. Но этому, вполне вероятно, может мешать деятельность человека.

Дело в том, что с тех пор, как пчел-опылителей начали разводить искусственно, в некоторых регионах их популяции стали очень плотными. Это могло ускорить распространение пчелиных паразитов как между домашними пчелами, так и от домашних семей к диким. В пользу этого говорят корреляции между началом использования в определенных регионах домашних пчел и быстрым спадом в этих же регионах популяции диких насекомых.

Но, вероятнее всего, болезни не первопричина массового вымирания опылителей, а лишь фактор, его усиливающий. Так, исследование патогенного для пчел и шмелей грибка Nosema bombi показало, что он присутствовал в популяциях шмелей в США еще в 1980 году — задолго до начала массовых разорений семейств насекомых. Однако, когда пчелы в Северной Америке уже начали вымирать, этот грибок обнаруживался у мертвых насекомых чаще, то есть, возможно, он эффективнее поражал уже ослабленных насекомых.

Губительным может быть и активное перемещение насекомых из региона в регион, а домашних пчел часто перевозят. В России, например, пчел перемещают из Башкортостана в Краснодарский край и обратно, чтобы застать время медосбора в обоих регионах. По словам генерального директора Башкирского научно-исследовательского центра по пчеловодству и апитерапии Амира Ишемгулова, при массовом переселении пчелосемей разных пород происходит метизация — скрещивание особей разных пород.

— Например, в России в некоторых регионах разводят карпатских пчел, а потом перемещают их в Сибирь, где распространена среднерусская порода. Пчелы спариваются в воздухе, так что проконтролировать процесс их скрещивания пчеловодам невозможно. А получившиеся потомство хуже приспособлено к местным условиям, — говорит Ишемгулов.

Таким образом, «пришлые» пчелы, нарушая генетическую устойчивость местных пород и заражая их привезенными с собой инфекциями, подрывают здоровье местной популяции. По мнению Ишемгулова, с этим, а не с влиянием неоникотиноидов также может быть связан синдром разорения пчелиных семейств.

— Пчела живет 45 дней, но возле улья мертвых пчел найти невозможно. Почему? Потому что, если пчелы заражаются какой-то инфекционной болезнью, они улетают на сторону и там умирают, а в самом улье, получается, ни одной [умершей] пчелы нет, — говорит он. С ним согласна и Земфира Зинатуллина:

— Пчелы пропадают, потому что больные пчелы просто погибают за пределами улья, — говорит она.

Фермеры, конечно, пытаются лечить пчел, но этим могут только усугублять ситуацию, так как убивают антибиотиками естественную микробиоту кишечных бактерий, которая участвует в пчелином иммунитете.

На все вышеперечисленное накладываются и экологические факторы. Так, на территориях с высоким загрязнением атмосферы кадмием, свинцом и цинком смертность пчел выше. Загрязнение воздуха снижает их способность к опылению из-за того, что химикаты из выхлопных газов, по-видимому, меняют запах растений, так что пчелы не могут их распознать, а глобальное изменение климата делает традиционные места обитания пчелиных популяций слишком жаркими.

Наконец, проблема может крыться и в самой сельскохозяйственной деятельности человека. Пчелы и шмели любят разнообразные по видовому составу растений луга и поля, но таких мест на Земле становится все меньше: повсеместная замена сена силосом в качестве корма для скота приводит к более частому кошению травы, а обработка пестицидами сокращает количество и разнообразие полевых цветов, что губительно для пчел. Вот уж кому жизненно важно, чтобы расцветала тысяча цветов.

Как их спасти

Держа в уме все вышеперечисленное, кажется, что предотвратить драматическое сокращение популяции пчел и шмелей на планете можно, лишь изменив наш подход к сельскому хозяйству: снизив антропогенную нагрузку на окружающую среду, повысив видовое разнообразие растений в местах обитания пчел, строже контролируя перемещение по миру пчел и продуктов пчеловодства и сократив применение пестицидов и антибиотиков.

Больных пчел предлагается лечить пробиотиками, помогая восстанавливать кишечную микрофлору и повышать иммунитет к инфекциям. Эксперименты с фруктовыми мушками, у которых похожие на пчелиную нервная и пищеварительная системы, показали, что от воздействия неоникотиноидов у них действительно изменился состав микробиоты и повысился риск инфекций, но применение лактобактерий помогло улучшить их иммунитет и повысить выживаемость.

Некоторые ученые предлагают нестандартные методы, например лечить пчел светотерапией, а горожан призывают привлекать этих насекомых «достойным жильем», высаживая во дворах и парках больше разнообразных растений.

Но дальше всех пошла группа японских ученых. Пока остальные пытаются прекратить пчелиное вымирание, они думают, как решать проблему опыления в мире, где пчел не останется. Ученым удалось получить неплохие результаты, обучая опылению маленьких автономных дронов, снабженных подушечками из ионного геля. Правда, действуют они намного грубее пчел и пока поражают скорее воображение фантастов, чем фермеров.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Физика. Итоги 2017 года

50-кубитные квантовые компьютеры, кристаллы во времени, маленький детектор элементарной частицы нейтрино и новости БАКа

Артем Коржиманов, старший научный сотрудник Института прикладной физики РАН и автор блога physh.ru, рассказывает о том, каких успехов добилась наука в его профессиональной области за последний год.
Добавить в закладки
Комментарии
Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Клеточные трагедии

Часть VII: цена бессмертия

Внутренняя жизнь клетки насыщена событиями не меньше, чем человеческая. Она полна страстей, опасностей и тоже заканчивается неизбежной смертью. Полина Лосева разбирается в том, какие сюжеты встречаются в судьбах клеток и как их развитие сказывается на нас с вами. Наконец, мы подошли к последней, самой драматичной истории — о клетках, которые решают бросить вызов своей судьбе и движутся к бессмертию, сметая все на своем пути. Пришло время поговорить про рак.
Добавить в закладки
Комментарии
Изображение: Ольга Степанюк

Изображение: Ольга Степанюк

«Клеточные трагедии» — это большой цикл статей о клетках, который продолжает пополняться. Почитайте и другие тексты о нелегкой жизни клеток: в них рассказывается о самоубийствах, стрессе, шоке, самоопределении, старости и — новой молодости.

Самый страшный враг для любого сообщества — внутренний. Тот, от которого невозможно отгородиться стеной. Тот, который практически неотличим от добропорядочных граждан. Тот, кто разрушает государство постепенно, не ведя открытой войны. Такими скрытыми вредителями являются для организма раковые клетки. Мы не будем здесь рассказывать о том, как с ними бороться. Нас больше интересует, откуда берутся эти «общественно опасные элементы», что ими движет и как они действуют. Бороться с врагом можно, только зная его в лицо.

В течение семи статей этой серии мы говорили о разных эпизодах из жизни клеток в организме. Какими бы разными они ни были, все они живут по строгому алгоритму, своеобразному колесу клеточного бытия. Выйти из него можно только двумя способами: трудиться на пользу общества (дифференцироваться) или погибнуть (апоптоз). Большинство клеток организма делятся только на ранних стадиях своего развития, а потом «взрослеют» и начинают работать на благо себе и окружающим. Раковые же клетки — это те, кто взрослеть передумал и решил навеки остаться молодым. [ ... ]

Читать полностью

Не восстановятся теперь уж никогда

Как свежее исследование поставило под сомнение реальность взрослого нейрогенеза у людей и что это может значить для науки

Недавнее исследование фрагментов гиппокампа эмбрионов, детей и взрослых показало, что новые нервные клетки в этой области мозга перестают появляться уже к подростковому возрасту. Это противоречит большинству предыдущих работ по той же теме. Однако и к новому исследованию есть вопросы, да и рассматривать его нужно в контексте других исследований взрослого нейрогенеза.
Добавить в закладки
Комментарии

Пока россияне отмечали Международный женский день, редакторы ведущего научного журнала Nature готовили к публикации его очередной номер. Когда в ночь на 8 марта он вышел, наибольший интерес у биологов, да и у журналистов, в нем вызвала статья, авторы которой сделали на первый взгляд сенсационное сообщение: у взрослых людей новых нейронов в гиппокампе появляется так мало, что обнаружить их фактически не удается! Об этом факте сочли своим долгом сообщить многие СМИ. Более близкие к народу писали: «Нейроны все-таки не восстанавливаются!» Те же, кто больше симпатизирует ученым, копали чуть глубже и добавляли к своим заметкам, что в методике новой работы есть недочеты. Ну, а на самом деле, независимо от того, где скрыта истина, наша жизнь от такого крушения нейробиологических устоев не станет ни хуже, ни лучше. И вот почему.

О чем шумим?

Нейробиологи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско измеряли, с какой интенсивностью идет образование новых нейронов из клеток-предшественников в гиппокампе людей различного возраста. Такой процесс называют нейрогенезом, а если речь идет о половозрелых «подопытных», то — взрослым нейрогенезом (adult neurogenesis). Для этого ученые взяли образцы ткани гиппокампа у эмбрионов и детей до 17 лет, а также у 17 взрослых в возрасте от 18 до 77 лет. Все они были уже мертвы. Впрочем, удалось получить и срезы гиппокампа 22 живых людей (как взрослых, так и детей), которым провели операцию по удалению этой части мозга в связи с эпилепсией. Всего в работе использовали гиппокампы 59 человек.

Полученные срезы нервной ткани окрасили флуоресцирующими (светящимися) антителами, выявляющими наличие двух веществ — даблкортина (DCX) и нейральных молекул клеточной адгезии (PSA-NCAM) — маркеров незрелых нейронов. Клетка считалась вновь образованной только в том случае, если после такой окраски она флуоресцировала смесью двух цветов — от антител к обоим соединениям. Те нейроны, которые вырабатывали только один из названных маркеров, не учитывали. [ ... ]

Читать полностью