Королеви джмелів виявилися здатними дихати під водою, а також тимчасово сповільнювати свій обмін речовин і переходити на вироблення енергії без використання кисню. Це нарешті пояснило результати попередніх спостережень, у яких джмелі щонайменше тиждень виживали під водою у стані гібернації, тобто зимової сплячки. Таке пристосування могло виникнути у джмелів через те, що вони часто зимують у норах, які навесні затоплює. Дослідження опублікували в журналі Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.
Чому джмелів запідозрили у диханні під водою?
У 2022 році науковиця Гвельфського університету в Канаді Сабріна Рондо помітила, що під час гібернації королев східних джмелів (Bombus impatiens) у холодильнику їх залило конденсатом. Попри це, чотири з шести особин вижили та повністю відновилися після гібернації. За два роки потому дослідниця експериментально підтвердила, що королеви джмелів можуть проводити щонайменше тиждень під водою.
Тоді науковиця припустила, що джмелі можуть затримувати дихання, опиняючись під водою. Але вона з колегою підрахувала, що в такому разі кисню комахам вистачило б не надовго, тож навряд вони змогли б аж тиждень провести під водою. Щоб з’ясувати, що допомагає джмелям переживати несприятливі умови, уже у складі команди Оттавського університету Сабріна Рондо провела нове дослідження.
Що допомогло джмелям дихати під водою?
Науковці провели новий експеримент із півсотнею королев джмелів того ж виду, яких на період гібернації повністю занурювали у воду та вимірювали вміст вуглекислого газу в пробірці над ними. За вмістом вуглекислого газу вони хотіли розрахувати інтенсивність обміну речовин, адже цей газ виділяється внаслідок розщеплення основного клітинного палива — глюкози.
Як виявилося, у перший з восьми днів експерименту джмелі виділяли на 75 відсотків менше вуглекислого газу, ніж до занурення під воду, а надалі концентрація цього газу ще зменшувалася. Це свідчить про те, що їхній обмін речовин сповільнився ще більше, ніж під час звичайної гібернації. Але вуглекислий газ продовжував виділятися протягом 4-8 днів, тобто джмелі дихали навіть під водою. Імовірно, обмін киснем і вуглекислим газом із рідиною навколо відбувався через бульбашки повітря біля дихальних отворів, які утворюються, якщо комаху помістити у воду.
Науковці також з’ясували, що в організмі джмелів накопичилося в 15 разів більше молочної кислоти, ніж до занурення. Це свідчить про перехід на розщеплення глюкози без використання кисню, як роблять деякі бактерії, а також м’язи людини під час сильних навантажень. Але після тижневого періоду відновлення рівень молочної кислоти в організмі джмелів знизився до початкових значень.
Як дихання під водою допомагає джмелям пристосуватися до життя?
Здатність королев джмелів під час гібернації виживати під водою вказує на їхнє пристосування до життя в середовищах, схильних до затоплення. Але глобальне потепління, як вже показували попередні дослідження, може пришвидшувати обмін речовин джмелів, через що і їхня здатність переживати підтоплення може погіршуватися. Окрім цього, поки невідомо, скільком гніздам джмелів загрожує підтоплення через підвищення рівня моря внаслідок танення льодовиків.
Які здібності допомагають джмелям виживати у сучасному світі
🧠 Окрім стійкості до підтоплення, джмелі також змогли витримати комбінацію двох пестицидів, при цьому в них не погіршилася здатність до літання та навчання.
🥵 Але глобальне потепління загрожує джмелям і перегрівом гнізд, через який їхні личинки помирають частіше, ніж від переохолодження.
🤯 Навіть попри здатність адаптуватися до різних умов середовища, більшості видів європейських джмелів напророкували зникнення вже в найближчі 40 років.