Новое исследование показывает, что королевы шмелей, единственные основательницы своих колоний, регулярно делают перерывы в размножении — вероятно, чтобы не выгореть до появления первых рабочих особей.
На ранних стадиях создания колонии королевы шмелей выполняют всю работу. Они добывают пищу, обогревают развивающийся расплод с помощью мышц крыльев, поддерживают порядок в гнезде и откладывают яйца.
Это сложная задача: без королевы колония погибнет. Тем не менее исследователи заметили интригующий ритм: всплеск откладывания яиц, за которым следует несколько дней видимого бездействия.
«Я видела эти паузы на раннем этапе, просто делая ежедневные фотографии гнёзд», — говорит Бланка Пето, докторант-энтомолог Калифорнийского университета в Риверсайде и ведущий автор нового исследования.
«Это было не то, чего я ожидала. Я хотела знать, что происходит во время этих перерывов».
Результаты исследования опубликованы в журнале BMC Ecology and Evolution.
Чтобы выяснить, что вызывает паузы, Пето наблюдала за более чем 100 королевами в течение 45 дней в контролируемом инсектариуме. Она задокументировала активность гнёзд каждой королевы, внимательно изучая их характерные кладки — скопления яиц, отложенных в «чашечки» из воска, встроенные в холмики с пыльцой.
В популяции сформировалась закономерность: многие королевы приостанавливали размножение на несколько дней, как правило, после периода интенсивного откладывания яиц.
Время этих пауз, по-видимому, совпадало со стадиями развития существующего расплода. Чтобы проверить это, Пето экспериментально добавила расплод на разных стадиях — молодых личинок, более старых личинок и куколок — в гнёзда во время естественной паузы королевы.
Присутствие куколок, которые являются почти взрослыми особями, побудило королев возобновить откладывание яиц примерно через 1,5 дня. Без добавленного расплода паузы длились в среднем 12,5 дней.
Это говорит о том, что королевы реагируют на сигналы от своего развивающегося потомства и соответствующим образом рассчитывают свои репродуктивные усилия.
«Есть что-то в присутствии куколок, что сигнализирует о том, что пора начать снова откладывать яйца, — говорит Пето. — Это динамичный процесс, а не постоянный результат, как мы предполагали».
Общественные насекомые, включая шмелей, отличаются перекрывающимися поколениями, совместным уходом за потомством и разделением труда. Принято считать, что такие насекомые производят потомство на всех стадиях развития. Однако, по словам Пето, это исследование опровергает такое представление о шмелях, чьё репродуктивное поведение более тонкое и периодическое.
«Это исследование показало, что репродуктивное поведение королевы гораздо более гибкое, чем мы думали», — говорит Пето. «Это важно, потому что первые дни невероятно уязвимы. Если королева будет работать слишком усердно и быстро, вся колония может не выжить».
Исследование было посвящено одному виду, обитающему на востоке США, но выводы могут распространяться на другие виды шмелей или даже на других общественных насекомых. Королевы других видов также могут регулировать свою деятельность на этапе одиночного основания гнезда. Если это так, то этот встроенный ритм может быть эволюционной чертой, которая помогает королевам выжить достаточно долго, чтобы вырастить рабочую силу.
Популяции шмелей в Северной Америке сокращаются, в основном из-за потери среды обитания, воздействия пестицидов и климатического стресса. Понимание биологических потребностей королев, которые являются основой каждой колонии, может помочь защитникам природы лучше их защитить.
«Даже в лаборатории, где всё стабильно и им не нужно добывать пищу, королевы всё равно делают паузы, — говорит Пето. — Это говорит нам о том, что это не просто реакция на стресс, а нечто фундаментальное. Они разумно управляют своей энергией».
Такие открытия возможны благодаря терпеливому практическому наблюдению, которому Пето уделяла приоритетное внимание в своём первом исследовательском проекте в качестве аспирантки.
«Без королев нет колонии. А без колоний мы теряем важных опылителей, — говорит Пето. — Возможно, именно благодаря таким перерывам колонии и добиваются успеха».