Медоносные пчелы плохо справились с опылением американских растений

Медоносные пчелы, завезенные в Калифорнию, оказались не слишком эффективными опылителями местных растений. Ученые выяснили, что эти насекомые часто посещают несколько цветков на одном растении подряд, что приводит к самоопылению. В результате образуется меньше завязей, семена хуже прорастают, а молодые экземпляры медленнее развиваются. Для сравнения, аборигенные виды опылителей реже посещают сразу несколько цветков на одном растении, что положительно сказывается на репродуктивном успехе этих растений. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Proceedings of the Royal Society B.

Родиной медоносных пчел (Apis mellifera) считаются Африка и Западная Евразия. Однако благодаря людям, которые одомашнили этих насекомых около двух с половиной тысяч лет до нашей эры, они распространились по всем континентам кроме Антарктиды и многим островам. В результате медоносные пчелы стали одними из главных опылителей в большинстве регионов планеты. При этом остается не до конца ясным, насколько хорошо они справляются с переносом пыльцы растений, которые на протяжении миллионов лет сотрудничали с другими видами опылителей.

Разобраться в этом вопросе решили экологи Диллон Трэвис (Dillon J. Travis) и Джошуа Кон (Joshua R. Kohn) из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Они сосредоточили внимание на ситуации в округе Сан-Диего в Южной Калифорнии, где разнообразие аборигенных растений и опылителей особенно велико, а медоносные пчелы, в основном одичавшие, составляют рекордные 75 процентов от всех посетителей цветков (для самых распространенных видов растений это значение может составлять до 90 процентов).

Для проведения исследований Трэвис и Кон выбрали три аборигенных вида растений: однолетнюю фацелию Phacelia distans и два многолетних вида шалфея, Salvia mellifera и S. apiana. У представителей каждого из трех этих видов на соцветиях развиваются многочисленные гермафродитные цветки, которые одновременно находятся в мужской и женской фазе, то есть производят и принимают пыльцу. Это повышает риск гейтоногамии — самоопыления в пределах одного растения. Если насекомое в течение одного визита посетит несколько цветков на одном и том же растении, они обменяются пыльцой. В результате могут образоваться зиготы с низким уровнем приспособленности.

Понаблюдав за визитами насекомых на выбранные виды растений, исследователи зафиксировали на цветках P. distans 27 медоносных пчел и 99 опылителей других видов, на цветках S. mellifera — 274 медоносные пчелы и 131 одного опылителя других видов, а на цветках S. apiana — 212 медоносных пчел и 51 одного опылителя других видов. При этом медоносные пчелы в 1,76-2,33 раза чаще, чем другие опылители, посещали несколько цветков на одном соцветии. Таким образом, визиты инвазивных пчел должны чаще приводить к самоопылению.

На следующем этапе авторы провели ряд полевых экспериментов с участием 45 экземпляров S. apiana, 30 экземпляров S. mellifera и 30 экземпляров P. distans. В начале весны по шесть соцветий на каждом из них закрыли пластиковыми пакетами, которые не пропускали опылителей. Когда цветение достигло пика, пакеты с пяти соцветий из шести убрали. Часть соцветий исследователи оставили открытыми для всех опылителей, часть опылили самостоятельно пыльцой с того же растения или с одного из соседних экземпляров того же вида, а еще часть держали открытыми, пока их не посетила одна медоносная пчела или один опылитель другого вида. Через 4-6 недель ученые вернулись к подопытным растениям и собрали созревшие семена, которые затем прорастили в теплице.

Сначала Трэвис и Кон сравнили репродуктивный успех растений, вручную опыленных собственной пыльцой или пыльцой с других экземпляров того же вида. Оказалось, что самоопыление уменьшает приспособленность фацелии и обоих видов шалфея в 2-10 раз. Гейтоногамия снижала долю завязавшихся цветков и проросших семян, а также количество листьев на молодых растениях. При этом шалфеи пострадали от самоопыления сильнее, чем фацелия.

Репродуктивный успех подопытных растений после единственного визита медоносной пчелы оказался таким же низким, как и после самоопыления вручную. В то же время после единственного визита местного опылителя фацелия и один вид шалфеев продемонстрировали столь же высокую приспособленность, что и после ручного опыления пыльцой с другого экземпляра того же вида. Значение репродуктивного успеха при опылении местными видами оказалось в три-пять раза выше, чем при опылении медоносными пчелами.

В ходе дополнительного эксперимента Трэвис и Кон оценили, сколько пыльцевых зерен переносят за раз медоносные пчелы и аборигенные опылители. Оказалось, что достоверной разницы в этих показателях нет. По оценкам исследователей, медоносные пчелы за один визит приносят на цветки фацелии и шалфеев достаточно пыльцы, чтобы те произвели максимально возможное количество семян. Таким образом, низкий репродуктивный успех растений, опыленных медоносными пчелами, связан не с количеством, а с качеством пыльцы.

Исследователи полагают, что различия репродуктивного успеха у растений, опыленных медоносными пчелами и другими насекомыми, объясняются различиями в поведении этих опылителей. Медоносные пчелы подолгу остаются на одном растении, посещая один цветок за другим. В результате они регулярно опыляют цветки пыльцой с других цветков на том же экземпляре, что приводит к самоопылению и проблемам с развитием завязей, семян и молодых растений. Напротив, местные опылители проводят на одном растении меньше времени — а значит, чаще опыляют цветки пыльцой с других экземпляров того же вида. В результате репродуктивный успех растений повышается.

В заключение Трэвис и Кон отмечают, что широкое распространение медоносных пчел в округе Сан-Диего может отрицательно сказаться на местных растениях. Например, их могут вытеснить инвазивные виды растений из Средиземноморья, которые не способны к самоопылению и благодаря этому лучше приспособлены к опылению пчелами.

Ранее мы рассказывали о том, как канадские энтомологи на примере Монреаля продемонстрировали, что рост численности медоносных пчел в городах приводит к сокращению видового богатства и разнообразия диких пчел и шмелей. Страдают в основном мелкие виды пчел, которых домашние родственники буквально объедают.