Непрекращающиеся исследования влияния изменений окружающей среды на жужжание пчёл показывают, что высокие температуры и воздействие тяжёлых металлов снижают частоту (и слышимый тон) вибраций крыльев, не связанных с полётом, что может повлиять на эффективность коммуникации пчёл и их роль в качестве опылителей.
«Люди давно интересуются тем, как работают летательные мышцы насекомых, поскольку эти мышцы приводят в действие наиболее эффективные системы полёта в природе, — говорит доктор Чарли Вудроу, постдокторант Уппсальского университета. — Однако многие не знают, что пчёлы используют эти мышцы не только для полёта».
Эти важные вибрации мышц, не связанные с полётом, используются в коммуникации, защите и опылении с помощью жужжания.
«Опыление с помощью жужжания — это удивительное поведение, при котором пчела обвивает своё тело вокруг тычинок некоторых цветов, скрывающих пыльцу, и сокращает летательные мышцы до 400 раз в секунду, чтобы произвести вибрации, которые стряхивают пыльцу», — говорит доктор Вудроу.
«Мы хотим понять, как изменение этих вибраций влияет на высвобождение пыльцы, чтобы понять размножение растений и поведение опылителей», — говорит доктор Вудроу. «Это вдохновило нас исследовать, как различаются жужжания внутри и между видами, и факторы, влияющие на эти жужжания».
Эксперименты доктора Вудроу проводились с использованием колоний шмелей с рыжим хвостом (Bombus terrestris), распространённого европейского вида, который хорошо изучен. Используя акселерометры, доктор Вудроу и его команда смогли измерить частоту жужжания, которая соответствует слышимому тону.
Это исследование было представлено на ежегодной конференции Общества экспериментальной биологии в Антверпене, Бельгия.
«Они очень просты в использовании в полевых условиях, — говорит он. — Мы прижимаем их к груди пчелы или к цветку, который посещает пчела, и можем записывать производимые пчелой вибрации».
Доктор Вудроу и его команда также сочетали акселерометрию с тепловизионной съёмкой, которая показывает, как пчёлы справляются с дополнительным теплом, которое они генерируют при жужжании. «Мы также использовали высокоскоростную съёмку, чтобы выявить невиданное ранее поведение», — говорит доктор Вудроу.
«Например, мы недавно обнаружили, что пчёлы не только вибрируют на цветах, но и периодически передают эти вибрации цветам, кусая их».
«Мы недавно обнаружили, что температура играет жизненно важную роль, гораздо большую, чем предполагалось ранее, и эта работа в настоящее время находится на рассмотрении для публикации», — говорит доктор Вудроу. «Это имеет множество последствий для изучения опыления с помощью жужжания, поскольку температура до этого момента не рассматривалась».
Помимо повышения температуры, было также показано, что воздействие тяжёлых металлов снижает частоту сокращения летательных мышц во время жужжания, не связанного с полётом, над чем доктор Вудроу работает в сотрудничестве с доктором Сарой Скотт из Ньюкаслского университета, Великобритания.
Однако исследователи были удивлены, обнаружив отсутствие различий в воздействии температуры на жужжание, когда эксперименты были воспроизведены в Арктике по сравнению с экспериментами, проведёнными южнее, что позволяет предположить, что определяющими свойствами жужжания пчелы может быть лежащая в основе физиология мышц, а не местная адаптация.
Понимание воздействия изменений окружающей среды на жужжание пчёл даёт уникальную информацию об экологии и поведении пчёл, помогая определить виды или регионы, наиболее подверженные риску, а также способствует улучшению обнаружения видов на основе ИИ, основанного на звуковых записях.
«Возможно, жужжание можно даже использовать в качестве маркера стресса или изменения окружающей среды, — говорит доктор Вудроу. — Например, теперь мы знаем, что определённые загрязнители окружающей среды могут влиять на жужжание пчёл, поэтому они могут служить индикатором здоровья экосистемы».
«Важно, чтобы мы понимали, как эти изменения повлияют на жужжание, не связанное с полётом, потому что оно отвечает за многие аспекты экологии пчёл», — говорит доктор Вудроу. «Если эти вибрации нарушатся, это может привести к плохой коммуникации в колонии, неэффективной терморегуляции или плохому получению ресурсов для их потомства».
Возможно, наиболее тревожным для людей и дикой природы является то, что снижение опыления с помощью жужжания может иметь потенциально серьёзные последствия для размножения растений и биоразнообразия.
«Например, опыление с помощью жужжания требует много энергии и заставляет пчелу генерировать метаболическое тепло — поэтому, если окружающая среда станет слишком тёплой, пчела может просто решить избегать цветов, опыляемых с помощью жужжания», — говорит доктор Вудроу.
Помимо дальнейшего понимания того, как изменения окружающей среды могут влиять на жужжание пчёл, существуют также приложения для робототехники и будущей защиты опылительных услуг. «Мы работаем над пониманием пчелиных вибраций с помощью микроробототехники, поэтому наши результаты также используются для разработки микророботов для понимания высвобождения пыльцы», — говорит доктор Вудроу.