Шмели расчетливо собрали нектар

Исследователи из Великобритании обнаружили, что земляные шмели, собирая нектар в лаборатории, находят компромисс между скоростью собирания и затратами энергии, чтобы добыть и унести как можно больше пищи. В результате при определенных условиях они тратят на сбор пищи гораздо больше энергии, чем могли бы. Исследование опубликовано в iScience.

Насекомые-опылители собирают пыльцу и нектар не с любых цветов. На выбор цветка влияет множество факторов — от его запаха, цвета и количества пищи в нем до доступности и удобства для собирания. Кроме того, опылители, вероятно, стараются оптимизировать добывание корма на пользу колонии.

Ученые обнаружили и описали как минимум две альтернативных стратегии: стратегию, направленную на максимизацию энергоэффективности (EE), и стратегию, направленную на максимизацию скорости возврата энергии в колонию (RER). При использовании первой стратегии важно потратить как можно меньше энергии на добычу корма — это увеличивает продолжительность жизни рабочих насекомых и, соответственно, они могут дольше служить колонии. Во втором случае важно потратить как можно меньше времени и снабдить колонию пищей как можно скорее — и здесь энергозатраты рабочей особи могут быть очень велики, что сократит срок ее жизни. Выбор стратегии зависит от вида, структуры колонии и, вероятно, условий.

Джонатан Паттрик (Jonathan G. Pattrick) из Кембриджского университета и его коллеги в лабораторных условиях выяснили, как земляные шмели Bombus terrestris ищут компромисс между концентрацией сахарозы в нектаре и сложностью его добывания. В их эксперименте шмели могли собирать раствор сахарозы с горизонтально и вертикально ориентированных дисков, имитирующих цветки. Во втором случае им приходилось зависать в воздухе — это увеличивало и метаболические затраты, и время обработки цветов. Но при этом в вертикальных «цветках» концентрация сахарозы была выше: они содержали 50-процентный раствор, в то время как горизонтальные — либо 20-процентный (большая разница), либо 35-процентный (небольшая разница). Все контрольные цветки — и горизонтальные и вертикальные — содержали 35-процентный раствор сахарозы.

Для знакомства шмелям предлагали вертикальные цветки с шероховатой поверхностью, за которые легко держаться (им не нужно было зависать в воздухе). К концу ознакомительной фазы все шмели из групп с большой и небольшой разницей предпочитали вертикальные цветки, а шмели из контрольной группы питались и на тех, и на других.

Во время самих тестов шероховатые вертикальные цветки заменили на гладкие, и поведение шмелей изменилось. Насекомые из группы большой разницы все еще предпочитали вертикальные цветки и пили почти исключительно из них. А вот шмели из группы небольшой разницы спустя какое-то время перешли к горизонтальным цветкам. Контрольные шмели питались на горизонтальных цветах, избегая вертикальных.

Расчеты показали, что во время кормления шмели максимизируют скорость возврата энергии в колонию (RER). По крайней мере это было справедливо в условиях, когда вертикальные цветки содержали значительно больше сахарозы. В случаях с небольшой разницей концентраций, напротив, увеличивалась энергоэффективность (EE). Если бы шмели в группе с большой разницей также перешли на горизонтальные цветки, энергоэффективность бы тоже сильно выросла. Однако они предпочли собирать раствор с вертикальных цветков — на это им пришлось потратить в 1,3 раза больше времени и в 11 раз больше энергии. То есть шмелям было выгоднее собрать как можно больше пищи за максимально короткий срок — и не важно, сколько энергии при этом потратится.

Такая кормовая стратегия в определенных условиях может приводить к увеличению энергетических затрат рабочих и сокращению продолжительности их жизни. Медоносные пчелы, согласно исследованиям, поступают иначе: стараются максимизировать энергоэффективность, то есть сократить энергозатраты на собирание. Дело, вероятно, в различных структурах колоний и жизненных циклах. Впрочем, авторы отметили, что их выводы основаны на поведении небольшого числа шмелей (в трех группах их было 36); кроме того, 2 из 12 особей из группы с большой разницей предпочли горизонтальные цветки. В будущих исследованиях стоит проверить, во всех ли условиях шмели максимизируют RER.

Ранее мы рассказывали о том, как земляные шмели научились находить самые выгодные для сбора нектара цветки не только по запаху, но и по визуальному узору.