Животные-опылители поддерживают производство трех четвертей мировых продовольственных культур, и многие цветы производят нектар, чтобы вознаградить опылителей. Новое исследование с использованием шмелей показало, что самый сладкий нектар не обязательно самый лучший: слишком много сахара замедляет пчел. Результаты помогут селекционерам сделать урожай более привлекательным для опылителей, увеличив урожайность, чтобы прокормить растущее население планеты.
Шмели пьют нектар из цветов, а затем выбрасывают его в свое гнездо - с помощью рвоты - для использования другими пчелами в колонии. Сахар в нектаре делает его привлекательным, и чем больше сахара в нектаре, тем больше энергии он содержит. Но нектар также становится более густым и липким по мере увеличения содержания сахара, из-за чего пчелам становится труднее его пить и отрыгивать, что требует больше времени и энергии.
Опубликованное сегодня в Journal of the Royal Society Interface исследование посвящено механике как питья нектара, так и срыгивания у одного из самых распространенных шмелей в Великобритании, Bombus terrestris. Было обнаружено, что лучшая концентрация нектара для шмелей с точки зрения общего прироста энергии ниже, чем можно было бы ожидать. Нектар с низким содержанием сахара легко пьется пчелами и очень легко извергается. По мере того, как нектар становится более сладким, пчелам требуется больше времени для его питья, но быстро их становится все труднее срыгнуть.
Шмели должны найти баланс между выбором нектара, который богат энергией, но не требует слишком много времени для питья и разгрузки. Концентрация сахара в нектаре влияет на скорость передвижения пчел за пищей, а значит, и на их решения о поиске пищи», - сказал доктор Джонатан Паттрик, первый автор этого исследования, ранее работавший аспирантом на факультетах наук о растениях и зоологии Кембриджского университета. сейчас исследователь с докторской степенью на факультете зоологии Оксфордского университета.
Хотя уже давно известно, что нектар с более высокой концентрацией сахара пчёлы пьют дольше, его влияние на срыгивание нектара ранее не привлекало особого внимания. Эта новая информация поможет ученым сделать более точные прогнозы о том, какие виды нектара больше всего нравятся шмелям и другим опылителям, и, следовательно, какие виды цветов и растений они, скорее всего, посетят. Это поможет селекционерам выращивать наиболее привлекательные цветы для лучшего опыления растений и повышения урожайности.
Для проведения исследования пчелам разрешили питаться сахарными растворами трех разных концентраций в лаборатории пчеловодства Департамента растениеводства. При этом пчел также измеряли и взвешивали. Когда пчелы возвращались в свое «гнездо», исследователи наблюдали за ними через крышку из плексигласа, определяя, сколько времени потребовалось пчелам, чтобы изрыгнуть собранный ими нектар.
«Что касается нектара с низкой концентрацией, у пчел была быстрая рвота, которая длилась всего несколько секунд, а затем они возвращались и снова собирали пищу, - сказал Патрик, - но для действительно густого нектара им требовалась целая вечность, чтобы извергнуть их, иногда напрягаясь. почти минуту."
При любой концентрации нектара пчелы отрыгивают нектар быстрее, чем они его пьют. Но по мере того, как концентрация сахара в нектаре и, следовательно, его липкость повышаются, скорость отрыгивания снижается быстрее, чем скорость выпивания. «Трудно пить густую, липкую жидкость, но представьте, что вы пытаетесь снова выплюнуть ее через соломинку - это было бы еще сложнее», - сказал Патрик. «При определенной концентрации сахара прирост энергии по сравнению с потерей энергии оптимизируется для кормушек нектаром."
Идеальная концентрация сахара в нектаре для максимального потребления энергии зависит от вида, который его пьет, потому что разные виды питаются по-разному. Шмели и медоносные пчелы питаются, многократно погружая язык в нектар, но отрыгивают, заставляя нектар обратно подниматься через трубку - так же, как когда люди больны. Другие виды, такие как орхидейные пчелы, высасывают нектар, а не лакают его, поэтому при высокой концентрации нектара им становится еще труднее. Это влияет на предпочтение нектара и растения, которые посещают разные виды.
Современная селекция сельскохозяйственных культур направлена на улучшение таких характеристик, как урожайность и устойчивость к болезням, а не на рассмотрение предпочтений опылителей. Новые результаты улучшают прогнозы идеальной концентрации нектара для наиболее эффективного использования шмелей-опылителей.
Нектар вырабатывается цветами для привлечения опылителей и является источником пищи для многих видов насекомых, птиц и млекопитающих. Уровни сахарозы, глюкозы и фруктозы в нектаре варьируются в зависимости от растения, которое его производит.
"Исследования показали, что количество некоторых опылителей сокращается, но в мире появляется все больше и больше людей, которых нужно кормить. Нам нужно более эффективно использовать имеющихся у нас опылителей", - заявила профессор Беверли Гловер в Кембриджском университете. Департамент наук о растениях и директор Ботанического сада Кембриджского университета, который руководил исследованием. «Это исследование поможет нам понять типы цветов и растений, которые пчелы чаще всего посещают, что даст информацию о селекции сельскохозяйственных культур, чтобы наилучшим образом использовать доступных опылителей».