Dotychczasowe badania wpływu stresu termicznego były skoncentrowane na pszczołach miodnych, a na temat pszczół samotnic nie było zbyt wiele badań przeprowadzonych. Eksperymentalne badanie trzy lata temu, opublikowane obecnie, pokazało, że w stanie przedpoczwarkowym szczególnie murarki ogrodowe są bardzo wrażliwe na wysoki wzrost temperatury w ciągu trzech dni. Odbija się to niestety na zaburzeniach życia seksualnego tych owadów w fazie dorosłości.
Naukowcy brytyjscy: Jamie L. Smith i James DJ Gilbert z Wydziału Nauk o Środowisku i Życiu na Uniwersytecie w Hull oraz Elizabeh J. Duncan z Wydziału Nauk Biologicznych na Uniwersytecie w Leeds skoncentrowali się na zbadaniu wpływu fali upału w trakcie okresu, mającego potencjalny wpływ na przyszły rozwój cech rozrodczych już u dorosłych osobników pszczół samotnic.
Fot. Para pszczół murarek ogrodowych (Osmia bicornis). Źródło: André Karwath alias Aka/CC BY-SA 2.5
Badanie reprodukcji seksualnej murarek po poddaniu wpływu wysokiej temperatury takiej jak była podczas fali upału w Anglii w lipcu 2022 r.
Pod względem metodologicznym naukowcy brytyjscy przeprowadzili eksperymentalne badanie życia seksualnego pszczół samotnic – murarek ogrodowych (Osmia bicornis), które zostało poddane sztucznym warunkom do temperatury 40 st.C w ciągu trzech dni, takiej samej jaka była podczas fali upałów w Anglii latem w lipcu 2022 r. (w eksperymencie na terenie miasta Hull).
W porównaniu z kontrolną grupą pszczół w naturalnych warunkach latem w 2023 r., gdy temperatura wynosiła ok. 22 st.C, doświadczenie to było przeprowadzone pod kątem oceny plemników i oocytów pszczół obojga płci. Badaniu zostały poddane osobniki w stanie przedpoczwarkowym. A więc w okresie fazowym życia szczególnie podatnym na wysoki wzrost temperatury, co też miało wpływ na zaburzenia gonad u obojga płci, niższą produkcję gamet oraz aktywność seksualną w życiu dorosłym. Czyli w tym eksperymencie zastosowano tzw. termiczną granicę płodności (TFL – thermal fertility limit TFL).
Rys. 1. Reprezentatywne 24-godzinne profile temperatury pokazujące długoterminowe średnie warunki lipca dla Hull, Wielka Brytania (1991-2020; UK Met Office), dzień szczytowy obserwowanej fali upałów w lipcu 2022 r. (19 lipca 2022 r.) oraz zmienne reżimy kontroli i fali upałów stosowane w komorach klimatycznych w okresie rozwoju przedpoczwarkowego. Reżim kontrolny sparametryzowano przy użyciu temperatur lipca z poprzedniego roku, które uznano za reprezentatywne dla typowych warunków (14-25 °C), natomiast reżim fali upałów wyprowadzono z obserwowanych godzinowych temperatur powietrza rejestrowanych w szczycie fali upałów w lipcu 2022 r. (20-40 °C). 24-godzinny profil temperatury powtarzano identycznie przez trzy kolejne dni podczas ekspozycji eksperymentalnej. Historyczna średnia z lipca jest pokazana jako gładka krzywa, natomiast reżimy eksperymentalne są pokazane przy użyciu wartości temperatury w pełnym stopniu odzwierciedlających nastawy komory. Źródło: Jamie L. Smith, Elizabeth J. Duncan, James DJ Gilbert/CC BY 4.0
Badanie po dekapitacji owadów wykazało spadek ich gamet, w tym długości plemników u samców i objętości oocytów u samic
Niestety w celu dokładnej analizy – min. policzenia wspomnianych komórek rozrodczych – dekapitowano nieszczęsne stworzenia poddane sztucznemu podwyższeniu temperatury w rurach lęgowych w komorach. Następnie w celu zbadania produkcji gamet samców i samic murarek poddano je dekapitacji czyli niestety skróceniu u głowy (pytanie na marginesie, czy ten okrutny proceder był konieczny w tym badaniu). Następnie naukowcy wyekstrahowali komórki rozrodcze z ich martwych ciał i zamieścili w specjalnych roztworach w celu dokładnego policzenia pod mikroskopem stereoskopowym. W przypadku samców uwzględniono też ruchliwość plemników (zanotowano ich spadek o 53 proc.).
Okazało się, że w warunkach wysokiej temperatury symulującej falę upału, nie tylko liczba gamet była mniejsza u obojga płci (u samców o 33 proc., u samic o 15 proc.) w porównaniu z normalnymi warunkami letnimi, ale też u samców zmniejszyła się długość plemników o 17 proc., a u samic zmniejszyła się objętość oocytów tak samo o 17 proc.
Generalnie życie seksualne pszczół zostało zakłócone podczas sztucznie podwyższonej temperatury w rurach lęgowych w komorach.
Takie samo zaburzenie gonad seksualnych jak w eksperymencie z 2023 r. mogło zaistnieć w Anglii podczas lipcowej fali upału w 2022 r.
Naukowcy wyciągnęli wniosek, że w warunkach naturalnych mogło być podobnie podczas letniej fali upałów w 2022 r. na terenie Anglii. W dalszej kolejności badacze z Hull i Leeds wykonali statystyczne pomiary i wykresy i na ich podstawie stworzyli symulacje komputerowe modeli. W ocenie owadów były wzięte pod uwagę kondycja ciał i szerokość głowy.
W sumie badanie wykazało. że tzw. maksymalna temperatura krytyczna (CTmax – critical thermal maximum) -u pszczół samotnic – w badaniu ujętych murarek ogrodowych – jest o 3 stopnie Celsjusza niższa niż np. u gatunków pszczół społecznych zwłaszcza miodnych (Apis mellifera), które radzą sobie lepiej o murarek w termoizolacji gniazd i zabezpieczania ich prze potencjalnie szkodliwym wpływem gorąca podczas fal upałów. Choć naukowcy zauważyli, że np. ekotypy murarek ogrodowych w południowej części Europy przystosowują się do częstych skoków temperatur letnich nawet powyżej 40 st.C.
– U obu płci ten reżim fali upałów pogorszył kondycję ciała, ale nie wpłynął na strukturalną wielkość ciała. Sugeruje to, że stres cieplny wpłynął na rezerwy energetyczne bez wykrywalnych efektów na wielkość strukturalną, chociaż wzrost strukturalny mógł zostać w dużej mierze zakończony przed stadium przedpoczwarkowym, w którym zastosowano leczenie – podkreślili brytyjscy naukowcy.
Referencje:
Jamie L. Smith, Elizabeth J. Duncan, James DJ Gilbert ; 2026 ; Lasting impacts of sublethal prepupal heatwaves on fertility-related traits of the solitary bee Osmia bicornis ; Journal of Thermal Biology , Article: 104491 , Volume: 139 ; https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306456526001245
James Gilbert ; 2026 ; Heatwaves are destroying the sex lives of bees – new research ; The Conversation ; https://theconversation.com/heatwaves-are-destroying-the-sex-lives-of-bees-new-research-283108