Шмели достигают всего нескольких сантиметров в длину, но играют огромную роль в сельском хозяйстве. Около трети мирового производства продуктов питания зависит от опылителей, включая пчёл. При этом насекомые всё сильнее страдают от пестицидов и других изменений окружающей среды.
Современные химикаты помогают фермерам защищать растения от вредителей и повышать урожайность. Однако некоторые из них могут одновременно вредить опылителям, без которых многие культуры не смогли бы давать хороший урожай.
Одним из таких веществ оказался сульфоксафлор — пестицид нового поколения, появившийся в 2013 году. Его применяют против насекомых, питающихся растительными соками, например тли. Химикат используют на посевах сои, кукурузы и других культур.
Сульфоксафлор эффективно уничтожает вредителей, но также токсичен для пчёл. Теперь учёные выяснили, что даже небольшие дозы вещества могут влиять на размножение шмелей на молекулярном уровне.
Исследователи из Технологического института Джорджии обнаружили, что контакт с пестицидом меняет активность генов и работу репродуктивной системы насекомых. В исследовании, профинансированном Министерством сельского хозяйства США, рабочих шмелей подвергали воздействию небольших доз сульфоксафлора, а затем изучали изменения в их организме.
Наиболее выраженные нарушения учёные обнаружили в тканях яичников. Это указывает на то, что пестицид способен вмешиваться в процессы размножения.
По мнению авторов работы, такие изменения могут привести к уменьшению количества потомства. Если воздействие будет продолжаться, со временем оно способно способствовать сокращению популяций шмелей.
Чтобы проследить реакцию организма, исследователи быстро замораживали ткани насекомых, а затем анализировали содержащуюся в них РНК. Это позволило определить, какие гены стали работать активнее, а какие, наоборот, снизили активность после контакта с химикатом.
Учёные также использовали компьютерные модели, чтобы выяснить, какие биологические системы сильнее всего пострадали от воздействия пестицида.
Профессор биологических наук Майкл Гудисман отметил, что ценность исследования заключается в связи между изменениями активности генов и реальными последствиями для отдельных шмелей и целых колоний. Подобную связь удаётся показать нечасто, поэтому полученные данные дают более ясное представление о влиянии пестицидов на опылителей.
Работа подчёркивает одну из главных проблем современного сельского хозяйства. Фермерам необходимо защищать растения от насекомых-вредителей, но при этом нельзя уничтожать полезных насекомых, от которых зависит производство продуктов питания.
Руководившая исследованием Сара Орр считает, что задача учёных — найти практические способы одновременно бороться с вредителями и сохранять опылителей. Пестициды необходимы для защиты урожая, однако они могут воздействовать не только на тех насекомых, против которых предназначены.
Здоровые популяции шмелей особенно важны для успешного опыления. Для этого требуется большое количество насекомых. Если они будут производить слишком мало потомства, численность опылителей начнёт уменьшаться, а вместе с ней снизится и эффективность опыления.
Пестициды остаются лишь одной из угроз для шмелей. Дополнительную нагрузку создают повышение температуры и всё более частые периоды сильной жары.
Исследователи надеются, что более глубокое понимание того, как сульфоксафлор влияет на биологию шмелей, поможет разработать методы ведения сельского хозяйства, которые позволят защищать урожай и одновременно сохранять опылителей.
