Шмели под водой: неожиданное открытие учёных меняет представления о выживании насекомых зимой

Учёные сделали неожиданное открытие: шмелиные матки способны выживать под водой до недели и при этом продолжать дышать. Исследование, опубликованное в научном журнале Proceedings of the Royal Society B, показало, что эти насекомые обладают куда более высокой устойчивостью к экстремальным условиям, чем считалось ранее. Открытие не только удивило биологов, но и может помочь лучше понять, как насекомые переживают суровые зимы и адаптируются к изменениям окружающей среды.

Зимняя спячка, которая может оказаться под водой

Большинство видов шмелей переживают холодное время года в особом состоянии, напоминающем спячку. После завершения летнего сезона почти вся колония погибает, а выживают только оплодотворённые матки. Именно они должны пережить зиму, чтобы весной основать новое семейство.

На протяжении холодных месяцев матки проводят от шести до девяти месяцев в состоянии диапаузы — биологического «режима энергосбережения». В этот период насекомые прячутся в неглубоких норах в почве, под опавшими листьями или среди растительных остатков.

Однако такие укрытия далеко не всегда безопасны. Дожди, паводки или талые воды могут легко затопить нору. До недавнего времени считалось, что длительное затопление должно быть смертельным для насекомых. Новые данные показывают: это далеко не всегда так.

Эксперимент, который удивил исследователей

В ходе лабораторных экспериментов учёные поместили шмелиных маток под воду, чтобы проверить, способны ли они пережить подобные условия. Результат оказался неожиданным: насекомые не только выживали, но и продолжали дышать.

Анализ показал, что погружённые в воду шмели продолжают потреблять кислород и выделять углекислый газ. Это означает, что газообмен не прекращается даже в полностью затопленной среде.

Более того, в экстремальных условиях насекомые используют сразу два механизма получения энергии:

• аэробное дыхание — с использованием кислорода;
• анаэробный метаболизм — получение энергии без участия кислорода.

Такая двойная стратегия позволяет организму выдерживать длительное пребывание под водой.

Экономия энергии на грани возможного

Ключевую роль в выживании играет резкое замедление обмена веществ. Во время диапаузы метаболизм шмелиных маток падает примерно на 99% по сравнению с активным состоянием.

Под водой этот показатель может снижаться ещё сильнее. Организм переходит в режим минимального потребления ресурсов — своего рода биологический «режим ожидания».

В результате насекомому требуется совсем немного кислорода и энергии для поддержания жизненно важных функций. Это и делает возможным столь длительное пребывание под водой.

Возможный секрет — воздушная плёнка

Учёные пока не до конца понимают, как именно шмели продолжают дышать под водой. Одна из наиболее вероятных гипотез связана с образованием вокруг тела тончайшего слоя воздуха.

Подобный эффект известен у некоторых водных насекомых. Воздушная оболочка может удерживаться благодаря микроскопическим волоскам на поверхности тела. Она действует как своеобразный «дыхательный пузырь», через который происходит газообмен с водой.

Если эта гипотеза подтвердится, окажется, что шмели обладают гораздо более сложными адаптациями, чем предполагалось ранее.

Возможность распространённой адаптации

Авторы исследования считают, что способность переживать затопление может быть характерна не только для одного вида, а для многих представителей шмелей. Если это подтвердится, придётся пересмотреть представления о том, как эти насекомые приспосабливаются к сезонным изменениям среды.

Такие знания могут оказаться важными и для экологии. Шмели — ключевые опылители многих растений, включая сельскохозяйственные культуры. Понимание механизмов их выживания поможет точнее прогнозировать состояние популяций в условиях меняющегося климата.

Новые вопросы для науки

Открытие поставило перед биологами сразу несколько новых задач. Учёным предстоит выяснить:

• какие физиологические механизмы позволяют шмелям дышать под водой;
• формируется ли вокруг тела насекомых воздушная плёнка;
• насколько широко распространена эта способность среди разных видов шмелей;
• как такие адаптации влияют на выживаемость популяций.

Каждый из этих вопросов может стать темой отдельного исследования.

Маленькие насекомые — большие открытия

История со шмелями показывает, что даже хорошо изученные животные могут преподнести неожиданные сюрпризы. Способность выживать под водой в течение недели для наземного насекомого — по-настоящему необычная адаптация.

Для науки подобные открытия важны не только сами по себе. Они помогают лучше понять, как живые организмы приспосабливаются к экстремальным условиям и как сложные механизмы эволюции формируют устойчивость жизни на планете.

А значит, даже небольшой шмель может оказаться ключом к новым знаниям о природе.

Ранее журналисты сайта «Пронедра» писали, что ученые выяснили, как токсичное окружение ускоряет старение организма