Взрослые пчелы чаще всего едят нектар, чтобы получать энергию (благодаря углеводам), однако они активно запасают и пыльцу, необходимую для выкармливания молодых личинок. Пыльца также необходима пчелам для выработки маточного молочка, который служит кормом для пчелиной королевы.
Именно пыльца снабжает пчел белками (аминокислотами), липидами (жирными кислотами), стеролами, минералами, витаминами и особыми растительными веществами вроде никотина или кофеина.
Но качество пыльцы, которое называют пищевой ценностью, бывает разным – оно зависит от вида растения и даже меняется у одного и того же растения.
Например, соотношение белка и жира в пыльце, собираемой пчелами, колеблется от 1,3 до 13,1. Различия в составе пыльцы заметно отражаются на физическом состоянии пчел. Особенно в трудных условиях, например при наличии вредных химикатов или стрессах, полезнее оказывается пыльца с низким содержанием белка относительно жирных кислот.
Существуют четыре отдельные категории жирных кислот:
- насыщенные жирные кислоты (НЖК),
- мононенасыщенные жирные кислоты (МНЖК) или омега-9 полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК),
- омега-6 ПНЖК,
- омега-3 ПНЖК.
Из них только два типа являются незаменимыми питательными веществами для многих животных: омега-6 ПНЖК (например, линолевая кислота, которая в основном содержится в семенах) и омега-3 ПНЖК (например, линоленовая кислота, которая в основном содержится в зеленых листьях). Они являются незаменимыми, потому что животные не могут их синтезировать и преобразовывать друг в друга.
Концентрация и баланс омега-6 и омега-3 кислот в диете пчел сильно влияют на их состояние: высокое содержание обоих жиров (8% от всех жиров) улучшает развитие молодняка. Однако, высокий уровень омега-6 одновременно увеличивает риск гибели пчел и ухудшает заботу о потомстве. Подобное негативное влияние наблюдается и у шмелей (снижение репродуктивной пригодности и выживаемости).
Правильный баланс омега-6 и омега-3 поддерживает когнитивные способности молодых пчел-кормилиц, а вот дефицит омега-3 связывают с нарушением обучаемости у пчел.
Кроме того, дефицит омега-3 приводит к уменьшению размеров гипофарингеальных желез, которые отвечают за выработку маточного молочка. Если же жиров становится слишком много, у пчел нарушается микрофлора кишечника и появляются признаки ожирения.
Помимо своей питательной и физиологической роли, некоторые жиры обладают противомикробными свойствами. Например, жирные кислоты с числом атомов углерода до 14 и/или с одной или несколькими связями обладают противомикробной активностью, которая может защитить пчел от патогенов.
Таким образом, для наилучшего развития, поддержания здоровья и нормального умственного функционирования пчел необходимо минимальное количество обязательных жирных кислот, а также правильное соотношение омега-6 и омега-3.
Жирные кислоты групп омега-6 и омега-3 требуются лишь в малых объемах; главная их задача состоит в формировании структур клеточной мембраны, причем структура мембраны специфична для каждого вида животного.
Отмечается, что соотношение омега-6 и омега-3 в смеси пыльцы, которую приносят пчелы, изменяется меньше (0,3 – 0,9), нежели в искусственно собранной пыльце (ручной сбор) с множества растений, где диапазон гораздо шире (0,09 – 5,34). Такой факт говорит о том, что медоносные пчелы умеют контролировать не только общую долю потребляемых ими жирных кислот, но и оптимальное их соотношение.
Такая четкая реакция на изменения в питании возможна лишь в том случае, если пчелы действительно способны определять конкретные питательные элементы. Действительно, было обнаружено (2015, 2021), что как медоносные пчелы, так и шмели различат пыльцу с разным содержанием питательных веществ с помощью своих усиков перед ее употреблением.
Используя свои усики в качестве органов чувств, пчелы применяют хемотактильную чувствительность, также называемую вкусом, для оценки качества пыльцы перед ее употреблением. Эта оценка перед употреблением имеет решающее значение, поскольку пчелы переносят собранную пыльцу для питания личинок.
Дополнительно исследования Рюденауэра (2020) показали, что шмели могут различать пыльцу, обогащенную отдельными жирными кислотами, но не могут различать пыльцу с разной концентрацией аминокислот. Точно так же шмели могут распознавать стеролы, если они представлены в чистом виде, но не распознают их в пыльце.
Жирные кислоты играют важную роль для пчел, напрямую влияя на их пищевое поведение, развитие, выживаемость и ум.
В этом исследовании проверили, контролируют ли медоносные пчелы свое питание, выбирая еду (пыльцу) с разным количеством жирных кислот, и как повышенное потребление этих кислот отражается на продолжительности их жизни. Также ученые проверили, могут ли пчелы чувствовать и различать отдельные жирные кислоты и их разные концентрации, наблюдая реакцию «вытягивания хоботка на прикосновения».
Как проходил сам эксперимент, по всем этапам, и каких пчел когда использовали (пчел-кормилиц или пчел-сборщиц), можно прочитать в оригинале (ссылка будет в конце статьи). Мы же остановимся на результатах и выводах.
Единственное, отмечу виды диет, которые предлагали пчелам. Сразу отмечу, что
оптимальными для пчел оказались обычная пыльца и пыльца с увеличением жирных кислот в 1,5 раза от содержания этих кислот в обычной пыльце.
***
Содержание жирных кислот в мг/г и % от общего содержания жирных кислот в разных диетах (пыльце обычной и обогащенной жирами):
- Обычная пыльца: каприновая (0,58 – 2%), лауриновая (0,7 – 2%), миристическая (2,68 – 8%), пальмитиновая (18,05 – 56%), стеариновая (6,09 – 19%), арахидная (0,55 – 2%), бехеническая (0,86 – 3%), олеиновая+линоленовая (1,84 – 6%), линолевая (0,81 – 3%).
- Увеличение жирных кислот в 1,5 раза (низкое содержание ЖК): каприновая (0,87 – 2%), лауриновая (1,06 – 2%), миристическая (4,02 – 8%), пальмитиновая (27,08 – 56%), стеариновая (9,14 – 19%), арахидная (0,82 – 2%), бехеническая (1,29 – 3%), олеиновая+линоленовая (2,76 – 6%), линолевая (1,22 – 3%).
-Увеличение ЖК в 5 раз (среднее содержание ЖК): каприновая (2,9 – 2%), лауриновая (3,52 – 2%), миристическая (13,4 – 8%), пальмитиновая (90,27 – 56%), стеариновая (30,46 – 19%), арахидная (2,74 – 2%), бехеническая (4,31 – 3%), олеиновая+линоленовая (9,2 – 6%), линолевая (4,07 – 3%).
- Увеличение ЖК в 10 раз (высоко жирная пыльца): каприновая (5,79 – 2%), лауриновая (7,04 – 2%), миристическая (26,79 – 8%), пальмитиновая (180,54 – 56%), стеариновая (60,92 – 19%), арахидная (5,49 – 2%), бехеническая (8,61 – 3%), олеиновая+линоленовая (18,41 – 6%), линолевая (8,14 – 3%).
Каприновая - capric, лауриновая - lauric, миристическая - myristic, пальмитиновая - palmitic, стеариновая - stearic, арахидная - arachidic, бехеническая - behenic, олеиновая - oleic, линоленовая - linolenic, линолевая - linoleic.
***
Результаты. Эксперименты с кормлением.
Участвовали пчелы-кормилицы из одной колонии.
Эксперимент длился 21 день. Уже спустя неделю количество съедаемой пыльцы резко пошло на спад и оставалось неизменным до самого конца испытаний. Поэтому основное внимание исследователей привлекли именно самые ранние дни эксперимента.
Впервые 7 дней пчелы охотно кушали простую пыльцу и маложирную пищу (пыльцу с увеличением содержания ЖК в 1,5 раза), а вот средне и высококалорийную жирную версии игнорировали (разница статистически существенна). Также выяснилось, что пчелы одинаково усваивали ЖК из обычной пыльцы и маложирного аналога, а вот из средне и высоко жирной пыльцы усваивали ЖК намного меньше.
Различные типы диет оказали существенное влияние на продолжительность жизни медоносных пчел. Наибольшая вероятность выжить отмечена у пчел, питавшихся рационом с низким содержанием жира, относительно двух других экспериментальных диет. Далее идут контрольная диета (обычная пыльца) и средне жирная диета. Худший показатель выживаемости зафиксировали у пчел, потреблявших высоко жирную пыльцу.
Эксперимент на распознавание жирных кислот.
Участвовали пчелы-фуражиры из 10 неродственных колоний.
Медоносные пчелы оказались способны распознавать большую часть жирных кислот из эксперимента: омега-3 (линоленовая кислота), омега-6 (линолевая кислота), омега-9 (олеиновая кислота) и каприновую кислоту.
Единственной жирной кислотой, которую пчелы не смогли обнаружить, оказалась стеариновая кислота.
Кроме того, пчелы могли уверенно различать между собой разные комбинации жирных кислот: омега-3 и омега-6, омега-3 и омега-9, омега-3 и каприновая, омега-6 и омега-9, омега-6 и стеариновая, омега-6 и каприновая, омега-9 и стеариновая, омега-9 и каприновая, стеариновая и каприновая. Однако, способность различать омега-3 и стеариновую кислоту оказалась невысокой и статистически недостоверной.
При тестировании каприновой кислоты тип поощряющего стимула влиял на кривые обучения.
Также было показано, что пчелы способны различать разные концентрации смеси жирных кислот (соотношение 1:100 и 1:1000 ЖК по сравнению с хлороформом). Самую низкую концентрация ЖК (1:10 000) пчелы заметили только тогда, когда эта смесь выступала в роли позитивного стимула. Пчелы могли отличать повышенные концентрации смеси жирных кислот от средних.
***
Это исследование показывает, что рабочие пчелы могут различать жирные кислоты и использовать эту способность для управления питанием, отказываясь от пыльцы с повышенным содержанием жирных кислот.
Такое поведение привело к тому, что пчелы, питавшиеся пыльцой с большим количеством жирных кислот, имели худшую выживаемость по сравнению с теми, кто ел пыльцу с малым содержанием ЖК или контрольную пыльцу (обычную).
Эти выводы совпадают с результатами Рюденауэра, который тоже обнаружил подобное явление у шмелей, получавших пыльцу с добавлением ЖК.
Полученные данные показывают, что большое количество жирных кислот в пыльце вредно для молодых пчел, поэтому они стараются ограничить их потребление, что приводит к общему снижению потребления пыльцы.
Эти результаты добавляют доказательств тому, что переизбыток жиров в рационе опасен для пчел, причем сильнее, чем переизбыток белков.
Чрезмерное количество жирных кислот замедляет их усвоение организмом пчел, что может повредить клеточным мембранам. Значит правильный состав и концентрация жирных кислот важны для здоровья пчел. Даже небольшое отклонение баланса омега-6 и омега-3 жирных кислот серьезно влияет на работу мозга пчел.
Негативное влияние высоких концентраций определенных жирных кислот может объяснить, почему в исследовании пчелы, которые питались диетой со средним и высоким содержанием ЖК, резко сократили потребление пыльцы. Как следствие, сокращение потребления пыльцы могло привести к недостаточному потреблению других важных питательных веществ – аминокислот, стеролов, минералов и витаминов.
Интересно, что пчелы, по-видимому, отказываются от чрезмерного потребления жиров даже в ущерб недостаточному потреблению других жизненно важных питательных веществ. Возможно, именно это обстоятельство объясняет, почему в группах с повышенным содержанием ЖК смертность оказалась выше, чем в контрольной группе и группе с низким содержанием ЖК (увеличение ЖК в 1,5 раза в сравнении с обычной пыльцой).
Содержание и доля различных насыщенных жирных кислот в пыльце различаются довольно сильно. Например, миристиновая кислота может занимать до 47% от общего объема жирных кислот в пыльце подсолнечника. Тоже самое касается пальмитиновой кислоты, которой может быть до 36% в пыльце эспарцета. В то же время такие насыщенные кислоты, как лауриновая и стеариновая, встречаются редко, составляя максимум до 13% от общего числа ЖК.
То, насколько важны разные жирные кислоты, возможно, объясняет, почему пчелы могут различать и запоминать ЖК, а также их концентрации как в чистом виде, так и в составе пыльцы.
Более того, пчелы способны распознавать полиненасыщенные жирные кислоты (такие как линоленовая, линолевая и олеиновая), несмотря на то, что они отличаются только количеством двойных связей, а длина их молекул одинакова.
Такая способность говорит о том, что пчелы тратят немало ресурсов на детальное восприятие жирных кислот и соответствующую реакцию поведения.
У насекомых восприятие жирных кислот осуществляют особые рецепторы, называемые ионотропными (IR) и вкусовыми (GR) рецепторами.
Например, у плодовых мух рецептор IR56d ответственен за определение коротких, средних и длинных цепочек жирных кислот, а различение длины молекулярной цепи осуществляется несколькими классами рецепторов, такими как IR56d+ и GR64f . Однако точные механизмы восприятия жирных кислот у пчел пока остаются неизученными.
Интересно, что подобного влияния на аппетит и восприятие не возникает, когда шмелям предлагают пыльцу, обогащенную аминокислотами (2020) или стеролами (2023). Увеличение концентрации этих веществ никак не влияло на плодовитость (количество выведенных личинок), даже если уровни превышали природные показатели.
Это подтверждает гипотезу о том, что перед употреблением пыльцы пчелы распознают только те питательные вещества или группы соединений, которые токсичны или вредны при чрезмерном или недостаточном потреблении.
Остальные важные для пчел и их потомства компоненты, такие как аминокислоты или стеролы, видимо, присутствуют в пыльце в оптимальных или приемлемых количествах, поэтому пчелы не обращают на них специального внимания с точки зрения защиты здоровья.
Стоит отметить, что, как и шмели, медоносные пчелы не различают пыльцу, дополненную стеролами в разных концентрациях. Однако, в отличие от шмелей, они прекрасно определяют пыльцу с разным уровнем аминокислот.
Это различие между шмелями и медоносными пчелами может указывать на потенциальные различия в восприятии питательных веществ и, возможно, на важность разных питательных веществ для жизнеспособности разных видов пчел.
В целом, медоносные пчелы одинаково эффективно различают разные жирные кислоты, за исключением стеариновой.
Стеариновая кислота представляет собой насыщенную жирную кислоту с цепочкой из 18 атомов углерода (такая же длина как у линолевой, линоленовой и олеиновой кислот). Она входит в число самых распространенных жирных кислот в продуктах питания, включая пыльцу. Примечательно, что шмели могут чувствовать стеариновую кислоту в чистом виде, но не могут управлять ее потреблением. Это объясняют возможным процессом преобразования стеариновой кислоты в мононенасыщенную олеиновую кислоту.
Медоносные пчелы также могли распознавать каприновую кислоту как саму по себе, так и в сравнении с другими жирными кислотами. Однако обучение проходило эффективнее, когда каприновая кислота сопровождалась наградой (пищей).
Каприновая кислота – это жирная кислота со средней длиной цепи (10 атомов углерода), которая быстро усваивается и используется организмом, что делает ее удобным и привлекательным источником энергии для пчел.
Использованные в исследовании концентрации жирных кислот соответствуют естественным показателям, встречающимся в пыльце, используемой пчелами. За исключением диеты, в которой концентрация жирных кислот была увеличена в 10 раз.
Итак:
- пчелы способны различать насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты с помощью усиков,
- высокая концентрация жирных кислот в пище приводит к повышенной смертности пчел,
- пчелы предпочитают жертвовать недостатком других питательных веществ, чтобы избежать избытка жирных кислот,
- разнообразие цветущих растений важно для оптимизации рациона пчел и удовлетворения их потребностей,
- способность оценивать питательность пищи перед ее употреблением критична (важна) для выживания пчел и других опылителей в природе.
Из статьи «Восприятие, регуляция и влияние жирных кислот пыльцы на продолжительность жизни медоносной пчелы Apis mellifera», - Германия, 2024 год.
Берегите своих пчёл!
Живите долго и будьте здоровы! Мира Вам!!!
P.S. Спасибо, что дочитали до конца! Буду рада видеть вас в числе моих подписчиков! В этом блоге вы найдёте много полезной информации!
P.S. Информация на моём канале носит только ознакомительный характер.
Поддержите автора лайком и комментарием! Вам не сложно, а мне приятно!