Спящие матки шмелей способны выживать под водой до восьми дней

Если погрузить впадающую в спячку матку шмеля в холодную воду на восемь суток, она не погибнет. Вместо этого она погружается в странное физиологическое состояние «чистилища», продолжая стабильно выделять небольшое количество углекислого газа, пока её ткани постепенно заполняются лактатом.

Для вида, где матка является единственным биологическим связующим звеном между одним летом и следующим, эта скрытая способность к выживанию под водой является критически важной «линией жизни». Большинство колоний шмелей вымирают осенью, оставляя лишь оплодотворенных маток, которые зарываются в неглубокий слой почвы, чтобы переждать зиму. Поскольку непредсказуемые зимние дожди на снег и внезапные весенние паводки становятся все более частыми, способность матки пережить затопление норы определяет, сохранится ли местная популяция, чтобы опылять ландшафт весной.

Физиологическая цена затопленной норы

Это открытие, опубликованное в журнале Proceedings of the Royal Society B, началось с лабораторной случайности. Исследователь Сабрина Рондо проводила эксперимент с пестицидами, когда из-за конденсата неожиданно затопило несколько трубок с почвой, полностью погрузив находящихся внутри маток в состоянии диапаузы. Когда они выжили, исследование переключилось на целенаправленное контролируемое затопление в холодных темных камерах, имитирующих зимние норы.

Физиологические данные показывают, что эти насекомые при погружении не просто «отключаются». Вместо этого они поддерживают минимальный уровень аэробного дыхания, активно опираясь на анаэробные пути для преодоления дефицита кислорода. Результирующее накопление лактата не проходит бесследно. После извлечения из воды у маток наблюдался резкий скачок метаболизма, длившийся до трех дней — своего рода «энергетический счет», который им приходится оплачивать за выживание при наводнении.

Неизвестные механизмы и пределы лабораторных условий

То, каким именно образом погруженное под воду насекомое умудряется осуществлять газообмен, остается неясным. Исследователи сосредоточились на метаболических химических маркерах, а не на физическом механизме, поэтому пока неизвестно, полагаются ли матки на захваченные микропленки воздуха, измененный контроль дыхалец или кожную диффузию газов.

Также существует существенный разрыв между чистым лабораторным затождением и природными условиями. Настоящая зимняя почва представляет собой сложную матрицу с колеблющимися температурами, меняющимся химическим составом и активными микробными сообществами, которые конкурируют за остатки кислорода. В исследовании тестировались лишь определенные таксоны шмелей, поэтому было бы огромным экологическим допущением полагать, что эта черта одинаково присуща всем видам Bombus в различных климатических условиях.

Использование земель опережает биологические возможности

Физиологический запас прочности полезен лишь в том случае, если у матки вообще есть нора. Эта лабораторная устойчивость напрямую пересекается с сельскохозяйственной политикой и землепользованием, где традиционные места зимовки регулярно подвергаются асфальтированию, глубокой вспашке или уплотнению тяжелой техникой.

Более того, способность матки выдерживать дни анаэробного стресса и оплачивать последующий «метаболический счет» полностью зависит от её предзимних запасов жира. Если осенний сбор корма ограничен из-за потери среды обитания или если воздействие пестицидов нарушает накопление липидов перед диапаузой, эта подводная выносливость может быстро сойти на нет.

Эволюция дала матке шмеля впечатляющий буфер для защиты от затопленного мира. Но насекомому, которое может задерживать дыхание на неделю, в конечном счете все равно нужно место, где можно выбраться на сушу.

Источники

• Proceedings of the Royal Society B