Длина и диаметр волосков на языке медоносной пчелы определяют, насколько эффективно она может собирать нектар с разных цветов, и это открытие может помочь сообществам сажать цветы, подходящие для этого вымирающего насекомого.
То, насколько быстро пчела втягивает свой язык, определяет, насколько хорошо она может собирать мед. Группа исследователей теперь показывает, что оптимальное время ретракции зависит от свойств волосков, покрывающих язык пчелы.
Медоносные пчелы всегда в движении, посещая в среднем около 2 миллионов цветов, чтобы сделать один фунт меда. Все эти полеты — тяжелая работа, поэтому очень важно, чтобы медоносные пчелы эффективно собирали нектар, необходимый им для приготовления сладкой золотистой жидкости. Ученым давно известно, что медоносные пчелы собирают нектар с помощью своего языка, покрытого крошечными волосками. Но они оставались в неведении относительно стратегий, которые медоносные пчелы используют для максимального потребления нектара. Теперь Цзянин Ву из Университета Сунь Ятсена, Китай, и его коллеги математически и экспериментально изучили, как время втягивания языка пчелы влияет на скорость потребления ею энергии. Команда обнаружила, что оптимальное время ретракции коррелирует с длиной и диаметром волосков, покрывающих язык пчелы.
У медоносных пчел длинный, тонкий, волосатый язык, который находится внутри защитной оболочки. Когда пчела приземляется на цветок, эта оболочка открывается, и язык пчелы входит и выходит из оболочки, собирая нектар, который попадает в вертикальные промежутки между волосками языка. Добавление нектара к языку увеличивает диаметр языка и, следовательно, его сопротивление. В результате втягивание языка происходит медленнее, чем вытягивание языка (когда язык свободен от нектара и волосы лежат ровно).
В то время как процесс того, как пчелы пьют, известен, влияние изменений свойств каждого из вовлеченных элементов неизвестно. Чтобы исследовать эту проблему, Ву и его коллеги разработали модель переноса жидкости, включающую каждый из элементов. Варьируя концентрацию нектара, время развертывания волосков на языке и длину языка, они рассчитали оптимальное время втягивания языка — кратчайшее время, за которое пчелы собирали больше всего нектара — для шести видов медоносных пчел с массой от 12 до 256 мг.
Команда обнаружила, что оптимальное время втягивания уменьшается с увеличением массы тела пчелы. Например, для западной медоносной пчелы, которая имеет среднюю массу около 100 мг и является одним из самых распространенных видов медоносных пчел в мире, модель предсказывает оптимальное время втягивания 135 мс. Между тем, для пчелы с жемчужными полосами, которая имеет массу тела около 40 мг и живет в Юго-Восточной Азии, оптимальное втягивание составляет около 200 мс.
Масса тела медоносной пчелы коррелирует как с длиной ее языка, так и с соотношением длины языка и волосков к диаметру. Таким образом, соотношение длины и диаметра волос на языке также коррелирует со временем ретракции. Модель также предсказывает более медленное время втягивания для более низких концентраций нектара.
Чтобы проверить эти предсказания, Ву и его коллеги провели эксперименты. Они поместили пчел в прозрачную установку, чтобы они могли наблюдать, как пчелы пьют. Команда ввела сахарную воду между двумя предметными стеклами, а затем запечатлела движение языков пчел с помощью высокоскоростной камеры, прикрепленной к микроскопу, направленному на предметные стекла. Как и в модели, Ву и его коллеги обнаружили, что время ретракции уменьшается с увеличением массы тела.
Ву надеется, что его исследование поможет сохранить популяции медоносных пчел, которые сокращаются уже несколько лет. По словам Ву, обеспечение процветания медоносных пчел важно для здоровья нашей планеты. «Если мы потеряем медоносных пчел, мы потеряем 40% нашего урожая». Это мнение разделяет Фабиан Брау, физический химик из Свободного университета Брюсселя, который также изучал, как медоносные пчелы пьют нектар. Брау говорит, что модель, созданная Ву и его коллегами, может использоваться сообществами для определения того, какие цветы сажать, гарантируя, что местные виды медоносных пчел будут иметь доступ к цветам с концентрацией нектара, необходимой им для наиболее эффективного сбора.».
