Bičių karalienės perleidžia pesticidus į kiaušinius

Viena karalienė sėdi avilio centre ir tyliai nusprendžia kolonijos ateitį. Ji taip pat tyliai perima naštą.

Darbinės bitės dažnai veikia kaip gyva siena, sulaikydamos pesticidų likučius, patenkančius su žiedadulkėmis, nektaru ir vandeniu. Kurį laiką ši siena veikia. Tačiau ji nėra nepaveiki. Kai poveikis tęsiasi, filtracija silpnėja. Atrodo, kad karalienė tada stumia problemą žemyn vienai kartai, nusodinanti chemines medžiagas į savo kiaušinius. Mokslininkai šį procesą vadina motininiu perleidimu.

Toksinų sekimas ten, kur tai svarbiausia

Iki šiol dauguma toksikologinių tyrimų buvo orientuoti į darbininkes, nes jos ieško maisto ir tiesiogiai susiduria su pesticidais žemės ūkio kraštovaizdžiuose. Mažiau aišku buvo, kas vyksta avilyje: ar teršalai sustoja prie darbininkių, ar keliauja giliau prie karalienės, jos kiaušidžių ir kiaušinių, kurie taps kitais darbininkais?

Kalifornijos universiteto (Davis) mokslininkai kartu su kolegomis iš Lawrence Livermore Nacionalinės laboratorijos ir JAV žemės ūkio departamento žemės ūkio tyrimų tarnybos siekė atsakyti būtent į šį klausimą. Jie naudojo konservatyvų žymeklį ir kontroliuojamą eksperimentinę sistemą, kad sektų pesticidą per kolonijos vidinę maisto grandinę.

Bičių kiaušiniai avilio koriuose.

Nanokolonijos: supaprastintas avilys tikslesniems matavimams

Vietoje didelių, sudėtingų avilių komanda sukūrė kompaktiškas eksperimentines grupes, vadinamas nanokolonijomis. Kiekvienoje jų viena karalienė ir maždaug 60 darbininkių gyveno kūgio formos plastikiniame inde. Tokio išdėstymo dėka buvo išsaugotos pagrindinės socialinės funkcijos, tokios kaip maisto apdorojimas, šėrimas ir šukavimas, o taip pat tapo įmanoma išmatuoti menkus cheminių medžiagų srautus.

Mokslininkai sukūrė tokius nanokolonijų aplinkas, kad atspindėtų įprastą bičių avilį.

Mokslininkai maitino bites žiedadulkėmis ir sirupu, įmaišydami metilparathioną — pesticidą, pasirinkta dėl jo aplinkos reikšmės — ir pažymėjo junginį žemu radioaktyviu žymeniu. Tas žymuo nebuvo skirtas pakenkti vabzdžiams. Tai buvo sekimo priemonė, leidusi mokslininkams aptikti nykstančiai mažus cheminio junginio kiekius, kai jis judėjo per darbininkes, vašką, karalienės audinius ir kiaušinius.

Išvados, kurios komplikuoja paprastą apsaugą

Rezultatai buvo atskleidžiantys. Pirmąją poveikio dieną darbininkės sulaikė maždaug 95 procentus pesticido iš maisto, skirto karalienei, daugumą jo nusėdindamos koriuose, o ne perduodamos toliau. Tai skamba kaip apsauga. Tačiau apsauga silpo laikui bėgant. Iki dešimtos dienos darbininkių filtracijos rodiklis sumažėjo iki 86 procentų. Šis kritimas viename matavime nėra milžiniškas, tačiau jis rodo nuolatinį kolonijos buferinės talpos mažėjimą nuolatinio poveikio metu.

Kai filtracija silpnėjo, karalienėse kaupėsi matomi žymens kiekiai ir pasirodė jų kiaušiniuose. Atsiskleidžia dviejų žingsnių reakcija: darbininkės filtruojasi, kol nebegali susitvarkyti, tada karalienės perkelia dalį teršalų į kiaušinius kaip paskutinę detoksikacijos priemonę. Motininis perleidimas sumažina suaugusios karalienės vidaus apkrovą, tačiau sukuria cheminį paveldą būsimai kartai.

Parafino vaško mėginys, paimtas iš tyrimo nanokolonijos.

Kodėl tai svarbu ne tik dėl laboratorinio smalsumo? Nes karalienė kiaušinių deda tūkstančius kasdien. Šie kiaušiniai sudaro būsimų darbininkių srautą, kuris palaiko kolonijos veiklą ir apdulkina pasėlius. Jei kiaušiniai neša pesticidus tokiu lygiu, kad sutrikdo vystymąsi, kolonijoje gali vykti vėluojantis nykimas, o ne akivaizdūs staigūs žuvimai. Toks lėtinis poveikis gali prisidėti prie kolonijos silpimo per kelias savaites ar mėnesius, kas apsunkina aptikimą ir valdymą.

Mokslinis kontekstas ir metodologijos pastabos

Tyrimas sujungė žinias iš kelių institucijų. UC Davis mokslininkai parengė toksikologinį darbą ir aiškino bičių elgesį. USDA mokslininkai suteikė biologinę ir eksperimentinio dizaino paramą. Lawrence Livermore specialistai taikė biologinę akseleratoriaus masių spektrometriją, arba BioAMS, kad suskaičiuotų retus pažymėtus atomus ir kiekybiškai įvertintų žymenį koncentracijose, per mažose daugeliui prietaisų. Šis metodas leido komandai stebėti užterštumo kelius dideliu jautrumu, naudojant aplinkai realistiškus poveikio lygius.

Pesticidų koncentracijos tyrimo sąlygomis nebuvo mirtinos, tačiau jos buvo pakankamos parodyti, kaip teršalai gali judėti ir kauptis netikėtose vietose kolonijoje. Ši subtilybė yra svarbi. Ne visi žalingi padariniai prasideda ūmine mirtingumu; daugelis prasideda pokyčiais reprodukcijoje, vystymosi sutrikimais ar lėtiniu stresu, kurie silpnina kolonijos atsparumą.

Ekspertės įžvalga

"Šis tyrimas pabrėžia nepakankamai įvertintą kelią, per kurį cheminiai stresoriai gali persikelti per kartas socialiniuose vabzdžiuose," sakė dr. Elena Marquez, bičių ekologė, tirianti apdulkintojų sveikatą. "Jei karalienės nuolat perduoda teršalus į kiaušinius, stebėdami tik darbininkių likučius praleisime svarbią poveikio dalį. Bitininkai ir reguliuotojai turėtų atsižvelgti į motininius efektus vertindami riziką ir atkūrimo trajektorijas."

Jos teiginys yra praktinis. Geresnės aptikimo metodikos ir valdymo strategijos galėtų nustatyti, kada darbininkių filtracija artėja prie ribos, leisdamos bitininkams perkelti avilius, pakeisti maitinimosi vietas ar įgyvendinti kitas priemones, kol karalienė dar nepradėjo perleisti teršalų į kiaušinius.

Išvados

UC Davis vadovaujamas darbas daro daugiau nei tik įvardija reiškinį. Jis peržiūri mūsų supratimą apie užterštumą socialinių vabzdžių visuomenėse. Darbininkių filtracija yra reali ir reikšminga, tačiau turi ribas. Kai šios ribos yra pažeidžiamos, karalienės gali apsisaugoti savo sąskaita, perduodamos teršalus į kiaušinius ir taip pakenkdamos būsimoms darbininkėms. Toks kompromisas kelia klausimų apie ilgalaikį kolonijos stabilumą, apdulkinimo paslaugas ir tai, kaip integruotos kenkėjų valdymo priemonės turėtų būti laiku taikomos aplink aktyvias avilių vietas.

Lieka atviri klausimai. Kaip ilgai karalienės tęsis perleidimą esant lėtiniam poveikiui? Ar skirtingos pesticidų cheminės savybės sukelia tą pačią reakciją? Ir kokie yra vystymosi rezultatai palikuoniams, kurių patirtis prasideda kiaušinio stadijoje, palyginti su poveikiu vėlesnėse lervų stadijose? Šių spragų užpildymas reikalauja lauko tyrimų, kurie susietų avilių lygmens stebėjimus su kraštovaizdžio valdymu, bei eksperimentų, tiriant įvairius junginius ir poveikio scenarijus.

Kol kas pagrindinė išvada yra aiški. Apdulkintojų apsauga nėra vien tik apie išvengimą tiesioginių masinių žūčių. Tai taip pat apie nematomų kolonijos apsaugos mechanizmų išsaugojimą, kurie neleidžia šioms žūtims virsti uždelstais, kartų nuostoliais.