Они умеют считать, общаются электричеством и помнят, где видели ноль. Рассказываем, как учёные переписали учебники по энтомологии.
ВВЕДЕНИЕ: МИР БЕЗ ПЧЁЛ — МИР БЕЗ ЕДЫ
Каждый третий укус пищи, который мы съедаем, стал возможен благодаря опылителям. Пчёлы — главные труженики этого процесса, обеспечивающие существование 75% сельскохозяйственных культур. Но долгое время мы знали о них удивительно мало.
Последнее десятилетие стало золотым веком пчелиных исследований. Учёные научились вживлять в пчёл микрочипы, расшифровали их геном и обнаружили, что эти насекомые обладают способностями, которые ещё недавно считались исключительно человеческой прерогативой. От когнитивных чудес до драматической борьбы за выживание — вот что изменило наше понимание пчёл.
ГЛАВА 1. МАТЕМАТИКИ С ШЕСТЬЮ НОГАМИ
Как пчелы научили учёных уважать «маленькие мозги»
В 2018 году мир научной фантастики стал реальностью: австралийские исследователи доказали, что пчёлы понимают концепцию нуля.
«Ноль — сложная абстракция. Даже маленькие дети осваивают её не сразу, а некоторые древние цивилизации обходились без нуля тысячелетиями. И тут — пчела с мозгом размером с кунжутное семечко», — комментировали открытие в журнале Science.
Эксперимент: Пчёл учили выбирать карточку с наименьшим количеством элементов. После тренировки с 1, 2, 3, 4 и 5 элементами им предложили пустую карточку (ноль). Пчёлы уверенно выбирали её, понимая, что ноль меньше единицы.
Арифметика: Год спустя те же исследователи показали, что пчёл можно обучить складывать и вычитать. Насекомые ассоциировали жёлтый цвет с прибавлением единицы, а синий — с вычитанием, успешно решая задачи в 70-75% случаев.
Практический смысл: Пока неизвестен. Но открытие заставляет пересмотреть представления о том, как работает интеллект и откуда берутся абстрактные понятия.
---
ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ШЁПОТ ЦВЕТОВ
Шестое чувство опылителей
Вы никогда не задумывались, почему пчёлы так точно находят цветы, даже когда те не пахнут и не имеют яркой окраски? Оказывается, у них есть «электрическое зрение».
Как это работает:
· Цветы в хорошую погоду имеют слабый отрицательный заряд (благодаря заземлению через почву).
· Пчела, махая крыльями, трётся о воздух и приобретает положительный заряд.
· Когда пчела приближается к цветку, статическое электричество заставляет пыльцу буквально «перепрыгивать» на насекомое, словно воздушный шарик притягивает волосы.
Но главное открытие 2013 года: пчёлы чувствуют эти поля и могут определить, посещал ли кто-то цветок до них. Посещённый цветок временно теряет заряд, и пчела, не тратя времени, летит дальше.
«Это как видеть невидимые чернила. Цветы оставляют электрические "отпечатки пальцев", и пчёлы научились их читать», — объясняют биологи.
ГЛАВА 3. ЯЗЫК ТАНЦА: НАВИГАЦИЯ ВЫСШЕГО ПИЛОТАЖА
Как пчёлы учитывают кривизну Земли
Виляющий танец пчёл известен с 1940-х годов, когда Карл фон Фриш получил Нобелевскую премию за его расшифровку. Но новые технологии (микрочипы, RFID-метки, компьютерное зрение) открыли детали, ускользавшие от учёных 70 лет.
Оказалось:
· Пчёлы передают информацию не просто о направлении по солнцу, но и о рельефе местности. Если путь пролегает через холм, они «сообщают» не геометрическое расстояние, а энергетические затраты.
· Танец содержит поправку на перемещение солнца за время полёта — своеобразный «встроенный хронометр».
· Молодые пчёлы учатся танцевать, наблюдая за старшими. Это социальное обучение, ранее считавшееся признаком высокоразвитых животных.
ГЛАВА 4. КИШЕЧНАЯ ВСЕЛЕННАЯ: МИКРОБИОМ КАК ЩИТ И МЕЧ
Почему «чистота» убивает пчёл
В 2018 году группа учёных из Техаса сделала тревожное открытие: популярный гербицид глифосат («Раундап») разрушает кишечную микрофлору пчёл. Без полезных бактерий пчёлы становятся беззащитны перед инфекциями и хуже усваивают пищу.
Кто живёт в пчелином кишечнике:
· Lactobacillus и Bifidobacterium — те же роды бактерий, что и в человеческих йогуртах.
· Специфические пчелиные бактерии, передающиеся от матки и через контакт с сёстрами.
Что происходит при сбое:
Пчела теряет до 30% веса, быстрее устаёт, хуже ориентируется и погибает при меньших дозах пестицидов. Это открытие привело к разработке первых «пробиотиков для пчёл» — кормовых добавок, восстанавливающих микрофлору после обработок полей.
ГЛАВА 5. ТРИ КИТА ГИБЕЛИ: ПЕСТИЦИДЫ, КЛЕЩИ, ГОЛОД
Смертельный треугольник, который мы создали
Десятилетиями учёные спорили, что именно убивает пчёл: пестициды, болезни или плохое питание. Исследования 2015-2020 годов дали ответ: всё вместе, и это хуже, чем просто сумма угроз.
Синергетический эффект:
· Сублетальная доза пестицида сама по себе не убивает пчелу, но нарушает её иммунитет.
· Ослабленный иммунитет позволяет клещу Varroa размножаться активнее.
· Заражённая пчела начинает хуже летать и собирает меньше пыльцы.
· Недостаток питания (монокультуры вместо разнотравья) добивает пчелу, у которой уже нет ресурсов на борьбу.
«Представьте, что у вас одновременно лёгкая простуда, вы недосыпаете и плохо едите. Вы, скорее всего, выживете. Но если добавить сюда токсичную дозу алкоголя — вы в реанимации. Пчёлы живут в таком "реанимационном режиме" постоянно», — метафора из статьи в Environmental Research Letters.
ГЛАВА 6. КЛИМАТИЧЕСКИЙ КРИЗИС И ШМЕЛИ-БЕЖЕНЦЫ
Почему шмели не успевают за весной
Масштабное исследование 2020 года, охватившее Северную Америку и Европу, показало: ареалы обитания шмелей сокращаются с катастрофической скоростью.
Цифры:
· Вероятность встретить шмеля в том или ином месте снизилась на 30-50% по сравнению с 1970-ми годами.
· Виды смещаются к северу и в горы в поисках привычных температур.
· Но главная проблема — рассогласование сроков (фенологический несоответствие). Цветы зацветают раньше из-за тепла, а пчёлы ещё не вышли из зимней спячки. Или наоборот.
Парадокс: Там, где становится теплее, некоторые виды пчёл расширяют сезон активности. Но для большинства диких пчёл изменения происходят слишком быстро для эволюционной адаптации.
ГЛАВА 7. ВТОРЖЕНИЕ: АЗИАТСКИЙ ШЕРШЕНЬ В ЕВРОПЕ
Хищник, у которого нет врагов
Vespa velutina (азиатский шершень) случайно завезён во Францию в 2004 году в горшке с китайской керамикой. К 2020 году он захватил пол-Европы и добрался до США.
Почему он так опасен:
· Европейские пчёлы не имеют поведенческого защитного механизма. Азиатские пчёлы умеют окружать шершня плотным шаром и убивать его перегревом (температура внутри шара поднимается до 47°C).
· Один шершень может уничтожить улей за несколько часов, отрывая пчёлам головы и забирая личинок на корм своим детям.
· Шершни устраивают «осаду» ульев: зависают перед летком и перехватывают возвращающихся фуражиров.
Исследования показывают: там, где появляется шершень, активность сбора мёда падает на 30%, а зимняя гибель семей увеличивается в разы.
ГЛАВА 8. ЛИЧНОСТИ В УЛЬЕ: КТО ЕСТЬ КТО
Пчёлы-экстраверты и пчёлы-интроверты
Долгое время считалось, что пчёлы — безликие винтики единого суперорганизма. Технологии отслеживания доказали обратное: у каждой пчелы есть устойчивый поведенческий профиль.
Кто живёт в улье:
· Разведчицы — 5-10% колонии. Они ищут новые источники пищи, склонны к риску, первыми исследуют незнакомые предметы.
· Сборщицы — предпочитают летать на проверенные места, консервативны.
· Охранницы — более агрессивны, с низким порогом реакции на угрозы.
· Няньки — проводят всё время с расплодом, почти не вылетают.
«Колония — не диктатура, а демократия. Решения о переезде в новое дупло принимаются голосованием: разведчицы танцуют за разные варианты, и когда количество сторонников одного варианта достигает критической массы, остальные присоединяются», — объясняют исследователи из Университета Иллинойса.
ГЛАВА 9. ТЕХНОЛОГИИ НА СТРАЖЕ УЛЬЯ
Как ИИ спасает пчёл
Последние пять лет принесли прорыв в методах наблюдения:
1. RFID-микрочипы размером с песчинку клеятся на спину тысячам пчёл. Ульи считывают, кто, когда и куда вылетел. Это позволило обнаружить, что некоторые пчёлы «уходят в запой» — проводят дни впустую, не принося пыльцу.
2. Компьютерное зрение анализирует видео из улья и замечает первые признаки болезни за недели до того, как их увидит пчеловод: изменение паттернов движения, тремор, необычные позы.
3. Акустический анализ — больные ульи «звучат» иначе. По спектру жужжания можно определить заражение клещом или отравление пестицидами.
ГЛАВА 10. ЧТО ДАЛЬШЕ? ЭТИКА, РОБОТЫ И БУДУЩЕЕ
Заменят ли дроны живых пчёл?
Разработаны первые прототипы роботов-опылителей — дронов, покрытых гелем, собирающих и переносящих пыльцу. Но все исследователи сходятся в одном: это тупиковый путь.
Почему:
· Роботы не размножаются, не эволюционируют, не адаптируются к изменениям среды.
· Они не могут заменить 20 000 видов диких пчёл, каждый из которых опыляет свои растения.
· Стоимость обслуживания роботизированного опыления на порядки выше, чем сохранение природных экосистем.
«Лучший способ защитить урожай — посадить цветущие полосы по краям полей и перестать лить яды. Пчёлы работают бесплатно», — резюмируют экологи.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ: МАЛЕНЬКИЙ МОЗГ — БОЛЬШОЙ МИР
Десять лет исследований показали: мы недооценивали пчёл. Они не просто инстинктивные автоматы, а существа с зачатками абстрактного мышления, сложной социальной жизнью и способностью к обучению. Одновременно эти открытия высветили хрупкость их существования в мире, который меняется слишком быстро.
Спасти пчёл — значит спасти самих себя. И теперь мы знаем об этом немного больше, чем десять лет назад.
Источники: Science, Nature, PNAS, Proceedings of the Royal Society B, Current Biology, Environmental Research Letters, Journal of Apicultural Research.
Ключевые открытия за последнее десятилетие с ссылками на рецензируемые научные публикации.
1. Когнитивные способности и математика
- Факт: Медоносные пчелы могут понимать концепцию нуля (ставить его в конец числового ряда) и выполнять базовые арифметические операции (сложение и вычитание).
- Исследование:
- Ноль: Howard, S.R., Avarguès-Weber, A., Garcia, J. et al. Numerical ordering of zero in honey bees. Science 360, 1124-1126 (2018).
- Арифметика: Howard, S.R., Avarguès-Weber, A., Garcia, J. et al. Symbolic representation of numerosity by honeybees (Apis mellifera): matching characters to small quantities. Proc. R. Soc. B 286, 20190238 (2019).
2. Электромагнитная коммуникация
- Факт: Пчелы во время полета приобретают положительный заряд. Цветы имеют слабый отрицательный заряд. Пчелы могут ощущать это электрическое поле, что помогает им находить цветы и узнавать, недавно ли их посещала другая пчела.
- Исследование: Clarke, D., Whitney, H., Sutton, G. et al. Detection and Learning of Floral Electric Fields by Bumblebees. Science 340, 66-69 (2013).
3. Синергетический эффект угроз (пестициды, патогены, голод)
- Факт: Комбинированное воздействие пестицидов (даже в сублетальных дозах), заражения клещом Varroa destructor и недостатка разнообразного питания приводит к значительно более сильному негативному эффекту на здоровье и выживаемость колоний, чем каждый из этих факторов по отдельности.
- Исследование: Alaux, C., Ducloz, F., Crauser, D. et al. Diet effects on honeybee immunocompetence. Biol Lett 6, 562–565 (2010). А также множество работ, например, о сочетании пестицидов и патогенов: Doublet, V., Labarussias, M., de Miranda, J.R. et al. Bees under stress: sublethal doses of a neonicotinoid pesticide and pathogens interact to elevate honey bee mortality across the life cycle. Environ. Res. Lett. 10 124003 (2015).
4. Роль микробиома
- Факт: Кишечный микробиом пчелы (полезные бактерии, такие как Lactobacillus и Bifidobacterium) критически важен для переваривания пищи, борьбы с патогенами и детоксикации пестицидов. Его нарушение — ключевой фактор ослабления колоний.
- Исследование: Raymann, K., & Moran, N. A. The role of the gut microbiome in health and disease of adult honey bee workers. Current Opinion in Insect Science, 26, 97-104 (2018). A также: Motta, E.V.S., Raymann, K. & Moran, N.A. Glyphosate perturbs the gut microbiota of honey bees. Proc Natl Acad Sci USA 115, 10305-10310 (2018).
5. Точность «языка танца» и влияние ландшафта
- Факт: Пчелы корректируют информацию в своем виляющем танце, учитывая не просто направление по солнцу, а рельеф местности. Они сообщают о энергетических затратах на полет, а не о прямом расстоянии.
- Исследование: Kohl, P.L., & Floreano, D. Honey bee linguistics — a comparative analysis of the waggle dance among species of Apis. Front. Ecol. Evol. 3, 11 (2015). И более ранняя фундаментальная работа: Esch, H.E., Zhang, S., Srinivasan, M.V. et al. Honeybee dances communicate distances measured by optic flow. Nature 411, 581–583 (2001).
6. Новые угрозы: инвазивные виды
- Факт: Азиатский шершень (Vespa velutina, "шершень-убийца") активно распространяется в Европе и Америке, уничтожая целые семьи пчел. Пчелы в Азии имеют поведенческие защиты (например, "тепловой шар"), но европейские пчелы беззащитны.
- Исследование: Requier, F., Rome, Q., Villemant, C. et al. Predation of the invasive Asian hornet affects foraging activity and survival probability of honey bees in Western Europe. Biol Invasions 21, 2897–2908 (2019).
7. Глобальное потепление и смещение ареалов
- Факт: Из-за изменения климата ареалы многих видов диких пчел смещаются к полюсам или в горы. Однако не все виды успевают адаптироваться, что приводит к несовпадению во времени цветения растений и активности опылителей ("фенологический mismatch").
- Исследование: Soroye, P., Newbold, T. & Kerr, J. Climate change contributes to widespread declines among bumble bees across continents. Science 367, 685–688 (2020). Это масштабное исследование показало резкое сокращение популяций шмелей в Северной Америке и Европе из-за климатических экстремумов.
8. Индивидуальность и принятие решений в улье
- Факт: Пчелы в колонии имеют устойчивые индивидуальные поведенческие профили ("личности"): некоторые более склонны к разведке, другие — к защите. Коллективные решения (например, о выборе нового жилища) принимаются на основе конкурентной подачи сигналов и консенсуса.
- Исследование: Gernat, T., Rao, V.D., Middendorf, M. et al. Automated monitoring of behavior reveals bursty interaction patterns and rapid spreading dynamics in honeybee social networks. Proc Natl Acad Sci USA 115, 1433-1438 (2018).
Где искать актуальные исследования:
- Ключевые журналы: Science, Nature, Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), Current Biology, Proceedings of the Royal Society B, Apidologie, Journal of Apicultural Research.