Как климатичните промени влияят върху ареала на дивите пчели-опрашители

Пчелите са като кислорода – те са навсякъде, невероятно важни за нас и в по-голямата си част са невидими. Въпреки че често ги пренебрегваме, тези насекоми формират важна част от отношенията на човека със заобикалящата го природа. Когато говорим за пчели обикновено в представите ни изниква европейската медоносна пчела (Apis mellifica), но тя е само един от над 20 000 вида пчели обитаващи днес земята. 10% от тях се срещат в Европа. Исторически растенията и пчелите взаимно са коеволюирали, така че днес около 80% от растителните видове се опрашват от тях. Без наличието на опрашителите при повече от половината, значително ще намалее броят на образуваните семена и съответно ще спадне добивът, когато става дума за селскостопански култури. Промените в климата днес засягат както ареалите на разпространение на различните видове диви пчели, така и фенологията им. По-високите средни температури, свързани с изменението на климата, могат да окажат сериозно въздействие върху растенията и животните, като нарушат взаимноизгодните им отношения и така могат да застрашат и съществуването на видовете. Опазването на дивите пчели-опрашители е от ключово значение за бъдещето на планетата ни. Това пише в своя статия Роман Рачков, агроном, специалист по тропично и субтропично земеделие, дългогодишен експерт по интегрирана и биологична растителна защита и част от авторския екип на Климатека. Той е председател е на Българската асоциация по биологична растителна защита, има интереси в областта на инвазивните видове насекоми в Европа.

Снимка: iStock

В многовидовите съобщества могат едновременно да съществуват голям брой видове, много от които са с ниска численост. Въпреки това те успяват да се размножават, издържайки на конкуренцията на по-многочислените видове. Науката все още не е разбрала механизмите, които позволяват това да се случва, но разбирането им е ключът към поддържане разнообразието в растителните съобщества. Тук ключова роля играе специализацията на насекомите, които поддържат тесни екологични ниши за „своите“ редки растителни видове, като възпрепятстват те да загубят битката в конкурентната борба с по-многочислените видове. По-голямата част от цъфтящите растения (приблизително 80%) се опрашват от животни. Без наличието на опрашители при повече от половината от тях значително ще намалее броят на образуваните семената – въпреки факта, че повечето от тях са способни и на самоопрашване. Насекомите посещават техните цветове, хранят се с нектар, а цветният прашец се залепва по краката и хоботчето им. Когато посещават друго растение от същия вид, „куриерите“ го пренасят, като по този начин опрашват растението. Растенията привличат насекомите със своите ярки цветове и мирис на нектар. С течение на еволюцията те са приспособили своята морфология и анатомична структура към своите опрашители. Така например венчелистчето на ливадната детелина има формата на тръба, така че само насекомите с дълъг хобот, които са нейни опрашители, могат да се хранят с нектара ѝ. Опрашването от насекомите играе важна роля в градинарството, зеленчукопроизводството и цветарството. Само при достатъчно на брой опрашители добивът от културите може да се запази и да расте. Повсеместното разпространение на различни видове насекоми и тясната им връзка с цъфтящи растения ги прави незаменим фактор в динамиката на дивите и селскостопански екосистеми.

Значение на дивите опрашители за опрашването на растенията

Когато говорим за опрашване на растенията от насекоми, веднага се сещаме за пчелите, а когато говорим за пчели, обикновено си представяме, че става дума за социални животни със строга йерархия от царица, работнички и търтеи. Но всъщност 90% от всички видове пчели са самотно живеещи и не образуват колонии. Основната разлика между тях и европейската медоносна пчела (Аpismellifica), освен липсата на социална структура, е и в това, че женските самотно живеещи пчели работят сами, за да осигурят храна (смес от цветен прашец и нектар) за потомството си и строят самостоятелно гнездото си. Между тях и потомството им не съществува връзка след снасянето на яйцето. Снасяйки женската умира и нейното потомство е оставено само на себе си. Добре защитено вътре в гнездото, то е снабдено с необходимата храна, за да завърши развитието си до стадия на възрастно насекомо. На следващата пролет възрастните излизат от гнездата си, чифтосват се и жизненият цикъл започва отново.

Самотно живеещите пчели и земните пчели (бомбуси) играят изключителна роля в опрашването на цъфтящите растения в дивата природа. Те са незаменим опрашител и за селскостопанските култури, като при тези, които не могат да бъдат опрашени от медоносната пчела, като люцерна и детелина, те са и единственият възможен опрашител. Самотно живеещи пчели от рода Osmia често се използват за опрашване на овощните култури като ябълка и боровинка. Като в това си качество те са значително по-ефективни от европейската медоносна пчела. Доказано е, че само 600 женски пчели от разпространения в Европа вид Osmiabicornis са способни ефективно да опрашат 10 декара с ябълково насаждение, като за същата площ ще са необходими четири колонии с медоносни пчели със 120 000 пчели-работнички. Тези видове пчели гнездят в земята или в предварително създадени кухини – като дупки в стъблата на растения или дървета. В градски условия могат да се срещнат гнездящи между тухли или други архитектурни елементи.

Климатичните промени и връзката насекомо/растение

Дивите пчели са екзотермични насекоми и зависят от външни източници на топлина, каквато е слънчевата светлина, за да регулират телесната си температура и метаболизма. Когато са поставени в условия, близки до своите граници на термична безопасност, и имат ограничена толерантност към повишен топлинен стрес, по-високите температури, свързани с изменението на климата, могат да доведат до по-ранни фенологични събития, които имат последици за динамиката на популацията на насекомите, взаимодействията на видовете, функционирането на екосистемата. Подобни, екстремни температурни колебания, свързани с изменението на климата и промяната на топлинната среда по целия свят, могат да допринесат за фенологични нарушения, ненавременна поява и повишено присъствие на хищници – и в крайна сметка, до липса на опрашване, изчезване на видове и загуба на биоразнообразие. Обратно, разнообразието на самотно живеещи пчели и бомбуси в по-студените климатични зони и способността им за адаптация към променящия се климат може да са ключов фактор за оцеляване на разнообразието им.

По-високите средни температури, свързани с изменението на климата, могат да окажат сериозно въздействие върху растенията и животните като нарушат взаимно изгодните им взаимоотношения: цветът на обикновената съсънка (Pulsatilla vulgaris), например, е много чувствителен към повишаване на температурите и започва да цъфти по-рано всяка година, докато един от основните му опрашители, вид пчела от рода Osmia, не успява да се излюпи по-рано. В най-лошия случай това може да доведе до намаляване на образуването на семена от растението и да влоши репродукцията му, като същевременно се наложи пчелата да се приспособи към други растения, за да се храни, компенсирайки така липсата на храна. Това е ключовата констатация на ново проучване, проведено от учени от университета във Вюрцбург, което е публикувано в списание PlosOne (1). Учените изследват влиянието на температурата върху два вида самотно живеещи пчели, които се появяват през пролетта и са свързани с опрашването на Pulsatillavulgaris, едно от най-ранно цъфтящите растения на пролет. Обект на изследването е как различните температури през зимата и пролетта влияят на появата на пчелите от видовете Osmiacornuta и Osmiabicornis (известни и като пчели-зидари), както и върху началото на цъфтежа на обикновената съсънка. Фенологичният синхрон на двете събития, имагинирането и цъфтежа, е от решаващо значение в живота както на растението, така и на пчелата.

Съсънка. Снимка: iStock

За самотно живеещи пчели всичко е свързано с точното време на имагиниране през пролетта, когато започва вегетационният период, и тъй като това е кратък период от време и не са налични други цъфтящи растения, които осигуряват храна за тях, това може да има отрицателни последици за оцеляването на пчелите и броя на потомството им.

Навременното начало на цъфтежа е от съществено значение и за растителните видове, които цъфтят в началото на вегетационния период и разчитат на единични опрашители от конкретен вид. Липсата им може да има сериозни последици за растенията и тяхната репродукция. В рамките на изследването учените поставят пашуки на Osmiabicornis върху единадесет пасища в района на Вюрцбург. На седем от тревните площи те изследват и ефекта на температурата върху началото на цъфтежа на обикновената съсънка. Тъй като температурата върху повърхността на съответните пасища е различна, те успяват да проучат влиянието на по-високите температури като ефект от изменението на климата върху началото на цъфтежа на Pulsatillavulgaris и върху появата на пчелите-зидари. Резултатът от изследването е ясен:

с повишаването на температурите, вследствие на промяната на климата, Pulsatilla vulgaris започва да цъфти по-рано, а появата на пчелите закъснява.

Това води до ситуация, когато растението започва да цъфти при липса на подходящи опрашители и влияе негативно върху размера на популацията, което в дългосрочен план може да доведе и до изчезване на вида. Това оказва отрицателно въздействие и върху пчелите-зидари – поради намалената наличност на нектар и цветен прашец при тяхната поява. Изследването на учените от университета във Вюрцбург ясно доказва, че изменението на климата застрашава, както растенията, така и различните видове самотно живеещи пчели, които вече са подложени на голям натиск от загуба на местообитания и интензивното земеделие.

Промени в ареала на разпространение като отговор на климатичните промени

В съвременната научна литература има множество други публикации, посветени на реакцията на флората и фауната към климатичните промени. Променят се сроковете за настъпване на сезоните, средните температури, количеството на валежите и много други абиотични фактори. От една страна, това е сериозна заплаха за стабилността на екосистемите и новите реалности в управлението на сложното човешко общество, а от друга страна, предизвиква постоянен академичен интерес. В крайна сметка това е реална възможност за проследяване на еволюционните промени в реално време. Биолозите наблюдават отделните видове, изучават генетичните промени в отговор на изменението на климата, наблюдават промени в поведението свързано със сезонните промени. Такива проучвания предвиждат по-широки обобщения, които започнаха да се появяват през последните години. Важно е да се види голямата картина на тенденциите във фауната, които се появяват, когато се анализират множество данни за различни континенти и видове. Докато техниката за събиране и анализиране на данни не е много добре разработена, резултатите са много противоречиви. Следователно в тази област на изследване основната задача е натрупването на еднакви данни и тяхната надеждна интерпретация. В противен случай е невъзможно да се разбере какво означава “глобалното затопляне” за глобалното разнообразие. И дали този въпрос изобщо е на дневен ред.

 Снимка: iStock

В този смисъл интересно изследване представи международна група зоолози, ръководена от Джеръми Т. Кер от Университета в Отава (Канада). Учените са тествали как затоплянето на климата на два континента – в Европа и Северна Америка, влияе върху разпространението на земните пчели. За целта те събират всички налични в света данни за всички видове земни пчели от началото на 20 век. Общо са проучени 67 вида пчели (общо 214 вида са известни в Америка и Европа). За всеки вид има средно 536 записа. Времето за наблюдение е разделено на 4 части. Периодът от 1901 до 1974 г. се счита за начален. И следващите три десетилетия трябва да покажат динамиката на промените в местообитанията( 1975 до 1986 г., от 1987 до 1998 г., от 1999 до 2010 г.). За всяка точка е изчислено разстоянието от екватора; за всеки вид са показани най-северната и най-южната точка на разпространението му в избраните периоди от време. Освен това средната годишна температура през годината на наблюдение е събрана от метеорологични източници за всяка точка, а надморската височина от топографските карти. За всяка точка и всяка година на наблюдение са събрани данни за използването на земята и пестицидите. Това се оказва налично само за Северна Америка, където инсектицидите започват да се използват интензивно през 80-те години и оттогава има съответните данни за 149 от най-използваните видове пестициди. Северната граница на ареалите за американските и европейски видове земни пчели като цяло не се променила през последните 30 г., въпреки че за някои видове тя се е изместила на 1000 км на север, а за някои американски видове – на 800 км на юг. В същото време температурата по северната граница на ареала се повишава с около 2,5 °С.

Южната граница на разпространение на пчелите забележимо се измества на север, средно с 200 – 300 км.

Местообитанията, които пчелите решават да напуснат, вероятно са се оказали твърде горещи за тях напоследък, тъй като в историческите местообитания на пчелите става средно с 4°С по-топло. Също така видовете с по-южни ареали показват ясна тенденция да се изкачват по-високо в планините – очевидно там е по-хладно. Видовете със северни ареали, от друга страна, заемат по-ниски местообитания: те са регистрирани през последното десетилетие на височини около 200 м под историческата граница. Чрез разделяне на видовете на тясно свързани филогенетични клъстери, учените изследват дали има общи тенденции за видовете в клъстерите. Те успяват да покажат, че сродните видове реагират еднакво на климатичните промени.

За съжаление, те не илюстрират правилно този интересен извод, въпреки че именно той показва еволюционния и дългосрочен компонент на фаунистичните промени. Ако се потвърди заключението на учените относно сходството на реакциите в тясно свързани групи, тогава ще бъде възможно с числа в ръка да се обсъжда динамиката на адаптивното пространство на надспецифичнитетаксони. Това понятие, което е изключително важно за екологията, най-често не получава емпиричен израз. Трябва да се отбележи, че не са открити корелации между промените в обхвата на видовете и употребата на инсектициди или промените в земеползването. Очевидно този аспект на човешката дейност в съществуващия си обем не оказва голямо влияние върху ареала на пчелите. Въпреки че по-рано са били проведени впечатляващ брой проучвания, демонстриращи вредния ефект на инсектицидите върху пчелите.

Като цяло проучването показва, че ареалът на пчелите не се измества на север при наличието на температурните промени, а се свива от юг, в резултат на което общата площ на ареала намалява.

Това само по себе си не означава, че земните пчели в Северното полукълбо умират, но е симптом на активен отговор на текущите климатични промени. Не е известно какви фактори задържат напредването на диапазона на север. Ясно е, че това не е климатът, тъй като, където е възможно, пчелите заемат по-голяма надморска височина. С други думи, в райони с голяма надморска височина те следват температурните промени. Придвижването на север от южната граница показва ниската им толерантност към прегряване. Това вероятно се дължи на първоначалната им адаптация към умерените ширини.

Прегряването може да бъде сериозен фактор, оформящ даден ареал. Най-известната илюстрация на това явление е температурният максимум от късния перм (преди 265 – 255 млн г.). През това време много тропични видове стават биполярни, изчезвайки от екваториална зона. Може би земните пчели днес ни позволяват да видим това явление със собствените си очи. В бъдеще е интересно да се сравни как различните видове групи земни пчели с различна толерантност към топлината в различно време и място на произход и как реагират на климатичните промени. Това първо ще се превърне в солиден пример за еволюционната биогеография, и второ, ще позволи по-осмислен подход към опазването на екосистемите в съвременния свят. За това има както набор от данни, така и доказани техники.

Европа, климатът и опазването на дивите опрашители

Повече от 180 000 растителни вида, включително 1200 селскостопански култури, в целия свят зависят от опрашване за своето възпроизводство. По груби оценки на територията на ЕС прекият принос, получен от дейността на дивите опрашители, се изчислява на 14 милиарда евро годишно, което ги прави ключов доставчик на екосистемни услуги за общността. Но различните видове пчели са все по-застрашени както от човешката дейност, водеща до загуба на местообитанията им, така и от глобалните климатични промени. Започнала като инициатива на американския сенат през 2007 г., Световната седмица на опрашителите днес е глобално събитие, което се провежда всяка година в периода 22 – 28 юни. Съществуват и множество инициативи на национално ниво, включително в страните членки на ЕС, като провежданото ежегодно Национално преброяване на пчелите в кралство Нидерландия. През миналогодишното му издание, което се проведе на 18 април, се включиха 11 143 души в различни райони на страната. Ентусиазираните доброволци, снабдени със списък, визуализиращ най-често срещаните видове пчели по това време на годината, прекараха 30 минути в градините си или на обществени места, записвайки колко и какви видове са видели за това време. По този начин бяха преброени над 200 000 различни видове пчели.

Снимка: iStock

Нидерландия е вторият по големина износител на селскостопански продукти в света след САЩ. Признавайки решаващата роля на дивите пчели в опрашването на селскостопанските култури, особено за овощни и зеленчукови растения, през 2018 г. в страната бе разработена национална стратегия за опрашителите. Стратегията е подписана от 43 държавни и неправителствени партньори и включва 70 инициативи, насочени към създаване на повече места за гнездене на дивите пчели и стабилизиране на източниците им за снабдяване с храна. Всички тези инициативи са насочени към мерки, които позволяват на природата и селското стопанство да съществуват заедно. Нидерландските градове също се включват в инициативата. Утрехт изгражда спирки за пчели – автобусни спирки с покриви, засети с местни видове растения, които привличат пчелите и абсорбират прахови частици и дъждовна вода. От 2018 г. досега са монтирани 316 такива спирки. Амстердам работи по различни инициативи, благоприятстващи дивите пчели, които включват поставяне на „хотели за пчели“ (кухи растителни стъбла или тънък бамбук, които осигуряват кухини за гнездене на самотно живеещите пчели), замяна на тревата в обществените места с местни, цъфтящи видове растения, и спиране използването на пестициди за унищожаване на плевели в обществени площи.

Смята се, че глобалното затопляне е основна причина за намаляване видовото разнообразие на дивите пчели. Някои от тях могат да оцелеят само в тесен, температурен диапазон. Тъй като температурите в традиционните им местообитания се повишават, местата, където те могат да живеят и се възпроизвеждат, стават все по-малко. Тези малки насекоми допринасят не само за оформянето на естествените екосистеми, но и пряко увеличават добивите от селскостопанските култури. Днес наблюдението в промените и качеството на техните местообитания са от изключително значение в епохата на климатичните промени.