Откритието, че цариците на земни пчели могат да оцелеят повече от седмица под вода, изненада учените още през 2024 г.
Сега ново изследване показва как успяват да го направят. Оказва се, че част от „комплекта за оцеляване“ на тези насекоми е забележителната им способност временно да извличат кислород от водата около себе си, което на практика им позволява да „дишат“ под вода.
Тази способност може да помогне на сърцето на пчелната колония – царицата – да преживее бедствия като наводняване на подземното ѝ убежище. Така тя може да оцелее и по-късно да възстанови колонията, когато условията се подобрят. Откритието подсказва и че някои видове може да притежават скрити резерви на устойчивост към екстремни условия в околната среда.
„Нашите резултати разкриват забележителна стратегия за понасяне на наводнения и създават основа за изследване на границите, механизмите и екологичното значение на оцеляването под вода при сухоземни насекоми“, пише екипът, ръководен от еволюционния физиолог Чарлз Дарво от Университета на Отава в Канада.
Всяка зима някои видове насекоми изпадат в състояние на силно забавено развитие и метаболизъм, известно като диапауза. За част от цариците на земните пчели това означава да намерят безопасна подземна дупка и да прекарат зимата там.
Подземните убежища обаче не винаги остават безопасни. Те могат да бъдат наводнени, а пчелата в диапауза е твърде вяла, за да реагира бързо на подобна опасност. Силни дъждове, топене на сняг или повишаване на подпочвените води могат да залеят гнездото – не непременно често, но достатъчно непредсказуемо, за да се превърне в сериозен риск.
Изглежда поне един северноамерикански вид – Bombus impatiens – е развил приспособления към подобни ситуации. Още през 2024 г. учени показаха, че около 90 процента от цариците на този вид оцеляват след до седем дни под вода.
Новото изследване разкрива механизма зад това. Той включва дишане под вода, анаеробен метаболизъм и силно потискане на обмяната на веществата.
В лабораторни експерименти учените потапят десетки царици, намиращи се в зимна диапауза, в студена вода и наблюдават техния метаболизъм и газообмен. Измерванията показват, че във водата постепенно намалява количеството кислород, а нивата на въглероден диоксид леко се увеличават – знак, че пчелите усвояват кислород от водата и отделят въглероден диоксид, тоест дишат.
В същото време в телата им се натрупва лактат. Когато клетките не получават достатъчно кислород, те преминават към друг начин за производство на енергия – анаеробен метаболизъм, при който лактатът е страничен продукт.
Освен това метаболизмът на пчелите се забавя до почти минимално ниво. Диапаузата вече намалява обмяната на веществата на царицата с над 95 процента. Потапянето във вода я потиска още повече.
Преди потапянето пчелите отделят около 15,42 микролитра въглероден диоксид на час на грам телесна маса. След осем дни под вода тази стойност спада до 2,35 микролитра, което е приблизително една шеста от първоначалната.
Комбинацията от тези процеси позволява на цариците едновременно да извличат малки количества кислород от водата и да поддържат изключително ниски енергийни нужди, достатъчни само за оцеляване.
Все пак някои въпроси остават без окончателен отговор. Учените все още не са установили точно как пчелите извличат кислород от водата. Те предполагат, че използват т.нар. физическо хриле – тънък слой въздух, задържан върху тялото, който обменя газове с водата, но това тепърва трябва да бъде потвърдено.
Изследователите също така искат да разберат какви са границите на тази изключителна способност за оцеляване.
Резултатите са публикувани в научното списание Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.
