Всю зиму шмелиные матки находятся в состоянии диапаузы, похожем на спячку, — это своего рода зимовка. Но каждую весну, когда снег тает, а проливные дожди пропитывают землю, подземные камеры наполняются водой, и считалось, что пчёлы, которые ещё не проснулись, тонут. Новое исследование Оттавского университета показало, что благодаря сочетанию физиологических механизмов матки могут оставаться под водой более недели.

Исследование, проведенное под руководством профессора Шарля-Антуана Дарво, показало, что удивительная способность этих важнейших опылителей выживать при затоплении может сыграть решающую роль в условиях учащения экстремальных погодных явлений.

Матки шмелей зимуют в состоянии диапаузы, похожем на спячку, зарывшись в почву. Во время весеннего половодья они могут оказаться под водой.

«Это исследование началось с обсуждения с соавтором Сабриной Рондо, чьи недавние открытия показали, что матки могут находиться под водой более недели, что является невероятным для наземных насекомых, — говорит профессор Дарво. — Мы хотели понять, как такое возможно».

Чтобы это выяснить, исследовательская группа воссоздала в лаборатории условия, приближенные к зимним. Маток поместили в состояние диапаузы на 4-5 месяцев, а затем на 8 дней погрузили в воду. На протяжении всего эксперимента исследователи отслеживали скорость их метаболизма и физиологические изменения.

То, что ученые обнаружили, поразило их. Даже под водой шмели продолжали дышать. По сути, они дышат, поддерживая исключительно низкий уровень метаболизма. «Первый ключевой момент — метаболическая депрессия, — объясняет профессор Дарво. — Во время диапаузы их метаболизм замедляется. Благодаря низкому энергопотреблению они могут выживать».

Но это еще не все. Ученые также обнаружили значительное накопление молочной кислоты в телах шмелей, что свидетельствует о том, что насекомые вырабатывали энергию без участия кислорода посредством анаэробного метаболизма. «Они не полагаются на одну стратегию, — говорит Дарво. — Шмели сочетают подводный газообмен с анаэробным метаболизмом. Именно эта гибкость позволяет им выживать в таких экстремальных условиях».

За возможность жить под водой приходится платить. После 8 дней пребывания под водой, когда маток доставали из воды, их метаболизм резко ускорялся на 2-3 дня. «Этот всплеск метаболизма совпадает с выведением накопившегося лактата, — рассказывает профессор Дарво. — По сути, это фаза восстановления. Примерно через неделю их метаболизм возвращается к нормальному уровню, характерному для диапаузы».

Матки шмелей — основательницы будущих колоний. Если они не переживут зиму и раннюю весну, погибнут целые колонии. «Исследование показывает, насколько устойчивы эти опылители, — поясняет Дарво. — Понимание этих механизмов помогает нам прогнозировать, как популяции шмелей будут справляться с участившимися весенними паводками».

По мере того как изменение климата продолжает менять сезонные ритмы, способность крошечной спящей королевы спокойно проводить дни под водой может оказаться как никогда важной. Исследование опубликовано в The Royal Society Publishing.