Тмелик

Во время лабораторного эксперимента канадские биологи проявили неосторожность, благодаря чему узнали, что шмели куда менее уязвимы к экстремальным погодным условиям и более выносливы, чем считалось ранее.

В регионах с умеренным климатом живые организмы часто сталкиваются с неблагоприятными для них условиями, которые возникают в определенный промежуток времени (зима или засуха). Чтобы выжить в сложный период, многие животные научились приспосабливаться к сезонным изменениям.

У насекомых одна из наиболее распространенных стратегий выживания в суровый холод — диапауза. Это фаза покоя, когда замедляется обмен веществ, что позволяет насекомому долго оставаться без пищи. Во время этого состояния организмы практически не нуждаются в энергии, они не размножаются и почти не растут, но их жизнедеятельность продолжается, хоть и с гораздо более медленным протеканием обменных процессов.

Например, матки шмелей после спаривания роют небольшие гнезда под землей (на глубине до 15 сантиметров) и уходят туда «в спячку». Диапауза у них может продолжаться от шести до девяти месяцев. Эти матки — единственные особи, которые переживают зиму, в то время как старые матки, рабочие особи и самцы погибают, причем еще осенью. Такая подземная «зимовка» хоть и помогает насекомым спастись от холода, подвергает их воздействию различных стрессовых факторов, например паразитов, плесени, загрязнения почвы и подземных вод.

Чтобы лучше понять, как неблагоприятные климатические условия влияют на живые организмы, способные к диапаузе, группа канадских биологов  провела эксперимент с матками шмелей Bombus impatiens. Реакция пчелиных маток на внешние раздражители имеет первостепенное значение, поскольку от выживаемости этих насекомых зависит, появится ли новая колония на свет в будущем. Колонии у шмелей строят матки сразу после выхода из диапаузы.

Во время эксперимента одна из ученых случайно совершила действие, которое привело к затоплению водой трубки с землей, где находились четыре матки Bombus impatiens в состоянии спячки. Когда же через пару дней ученый поняла, что совершила оплошность, и слила воду, она с удивлением обнаружила, что насекомые выжили.

После этого биологи провели новый эксперимент, чтобы выяснить, могут ли матки шмелей в диапаузе пережить «наводнение». 

Исследователи взяли 143 матки, разделили их на группы (в каждой было от 17 до 21 матки), а затем поместили в пробирки, заполненные землей, и убрали в холодильник, чтобы искусственно ввести насекомых в состояние спячки. Потом биологи добавляли в пробирки водопроводную воду и оставляли в таком состоянии на восемь часов, сутки и семь суток, сохраняя при этом условия «зимовки». То есть группы насекомых подвергались различным временным испытаниям водой (кто-то восемь часов, кто-то сутки, кто-то неделю).

Когда же эксперимент завершился, ученые извлекли из воды матки шмелей и перенесли в новые пробирки с грунтом, а после хранили в холодильнике в течение восьми недель. Та группа насекомых, которая подвергалась наиболее продолжительному испытанию (ее оставили в воде на семь дней), показала неожиданные результаты. Из 21 матки выжили 17 — следовательно, выживаемость составила 81 процент.

Исследователи отметили, что такой чрезвычайно высокий уровень выживаемости существенно не отличается от выживаемости маток в реальных условиях, когда во время «спячки» насекомые не подвергаются воздействию воды. Ученые объяснили это тем, что когда у шмелей снижается скорость метаболизма, им не требуется много кислорода для поддержания жизни, достаточно того уровня, что хранится в их теле, пока они спят.

Все мы привыкли, что пчелы, осы, шмели и их родичи окрашены в знаковую черно-желтую или черно-оранжевую полоску, иногда с белыми или красными отметинами.

Хорошо знакомое сочетание цветов, предупреждающее об опасности (в первую очередь, потенциальных поедателей).

Ксилокопы – весьма обширный род древогнездных пчел (это официальное название, да). Все его представители имеют характерную темную окраску от индиго (глубоко синий с уклоном в черный) до яркого сине-фиолетового с металлическим блеском. 

Но даже среди них выделяется Xylocopa caerulea или небесно-синий шмель (Cerulean carpenter bee) родом из Южной Азии. Поверх почти черного хитина этот шмель носит потрясающее голубое манто. Густота и цвет меха могут сильно различаться у разных особей, но, в любом случае, выглядит он великолепно и напоминает, скорее, детскую игрушку, чем двоюродного брата нашей обычной пчелы. 

Кто бы мог подумать, что шмели настолько полны сюрпризов? Мы уже поведали вам, что они пережили ядерную бомбардировку испытательного полигона, рассказали, как они взяли на свои хрупкие хитиновые плечи работу фермеров и теперь приносят им сотни миллиардов долларов в год. Только вот на этом ни мы, ни шмели останавливаться не собираемся! Прямо сейчас благодаря шмелям совершается маленькая научная революция! Они доказывают нам, что насекомые — это не бездумные биороботы, а развитые живые существа, которые умеют общаться, учиться новому, обмениваться опытом и даже играть! 
Всё началось в 2022 году, когда смешанная команда из финских и английских зоологов решила поставить занятный эксперимент. Они поместили улей шмелей в контролируемую среду, где до блюдца со сладким нектаром им приходилось пробираться через камеру с маленькими шариками. Шарики были самыми обычными, от них не пахло едой, за их катание не давали никакой награды или наказания. 

И вы бы знали, что там началось! Каждый, абсолютно каждый шмель-фуражир катал шарики хотя бы раз в день, а некоторые из них проводили за этим занятием до часа времени! И даже когда шарики переместили в другую комнату, а чтобы добраться до них, шмелям приходилось делать крюк, они всё равно летали к своим любым игрушкам! 
Столетия наблюдений за животными показали нам, что развитое игровое поведение — это признак животного с гибким умом, которое отлично обучается и легко меняет своё поведение, вот и у шмелей способности к обучению оказались на высоте. В одном из экспериментов шмелей научили катить шарик в центр платформы, чтобы получать сироп. В другом — тянуть за верёвочку, чтобы доставать из-под стекла блюдце с вкусняшкой. А зоологи из Лондонского университета обучили своих подопечных дёргать сразу за два рычага, чтобы убрать заслонку, не пускающую к еде. 
И во всех случаях насекомые не просто механически повторяли заученные действия, а анализировали окружающее пространство и меняли стратегию. Например, катили на платформу самый лёгкий шарик из нескольких предложенных или игнорировали блюдце неправильного цвета, которое раз за разом оказывалось пустым. А самое главное — они делились информацией друг с другом. 

Со временем учёные заметили, что достаточно обучить трюку всего лишь одного шмеля, и через несколько недель вся семья освоит его самостоятельно, без контакта с человеком. Оказалось, что молодые шмели в первые свои выходы за нектаром следуют за более опытными сородичами и запоминают все их действия, перенимая полезные привычки. Иными словами — насекомыши с мозгом всего в пару миллионов клеток умеют передавать информацию из поколения в поколение, формируя устойчивую культурную традицию. А ведь мы раньше считали — что передача знаний — это удел людей! 

В дикой среде такая система позволяет шмелям составить полноценную базу данных. Семья знает, где есть богатые цветами полянки, и какие цветы приносят больше нектара. 
А самое интересное — все эти сложные системы вроде социального поведения, способностей к обучению и даже игр помещаются в маленьком сгустке нейронов размером с маковое зёрнышко! Именно из-за этого факта раньше люди считали, что насекомые — это простые биороботы, работающие по прописанным схемам. И именно шмели доказывают, что мы очень сильно ошибались.

Общая продолжительность ее горения могла быть одинаковой

Биологи из Великобритании обнаружили, что земляные шмели могут различать временные интервалы разной длительности. Насекомые научились ассоциировать с вознаграждением определенный паттерн мигания лампочки в пяти- или десятисекундном цикле. Даже если общее время горения лампочек в течение одного цикла было одинаковым, но одна лампочка мигала быстро, а другая — медленно, шмели все равно могли различить их. Работа опубликована в Biology Letters.

Способность следить за временем может понадобиться животным для коммуникации или поиска пищи. Люди и некоторые другие позвоночные — например, макаки, крысы и голуби — легко различают интервалы длительностью в несколько секунд. А вот данные о насекомых противоречивые. Осы Microplitis croceipes отличают пять минут от получаса, а шмели Bombus impatiens могут научиться ожидать награды после заданного интервала в 6 или 36 секунд. Кроме того, шмели отслеживают скорость, с которой нектар возобновляется в тех или иных цветах. Брачные крики самцов могут потребовать от самок сверчков чувствительности к их временным характеристикам — длительности и периодичности. Однако медоносные пчелы не продемонстрировали способности различать временные интервалы разной длительности.

В новом исследовании команда ученых из Лондонского университета королевы Марии под руководством Александера Дэвидсона (Alexander Davidson) сосредоточила свое внимание на земляных шмелях (Bombus terrestris). Они хотели узнать, могут ли эти насекомые различать временные интервалы. Для этого со шмелями провели два эксперимента, в каждом из которых им одновременно предъявляли две по-разному мигающих лампочки и учили ассоциировать один из интервалов с наградой в виде сладкой воды, а другой — с неприятным раствором хинина. В первом эксперименте было две пары интервалов: 0,5 и 2,5 секунды и 1 и 5 секунд. Первая пара лампочек мигала с периодичностью раз в пять секунд, а вторая — раз в десять. Таким образом, общая длительность горения лампочек в паре была разной. Для десяти шмелей вознаграждался короткий стимул, а для других десяти — наоборот. После того, как насекомые правильно выбрали лампочку в пятнадцати из двадцати испытаний с наградой, они проходили тесты без вознаграждения.

В испытаниях без награды шмели выбирали лампочку, которую до этого научились ассоциировать со сладкой водой, примерно в 62 процентах случаев — то есть несколько чаще, чем если бы выбирали наугад (тогда бы доля правильных выборов составила 50 процентов). При этом 20 процентов шмелей ошибались более чем в половине случаев, а другие 20 — выбирали правильный интервал в 73–86 процентах случаев.

Во втором эксперименте ученые предлагали различить быстро и медленно мигающие лампочки уже другой группе из 21 шмеля. Но теперь общее время горения лампочек в одном цикле было одинаковым. Каждый цикл длился пять секунд, но одна лампочка горела по две с половиной секунды с такими же паузами, а другая — по полсекунды с такими же паузами. В итоге за пять секунд обе лампочки горели одинаковое время — две с половиной секунды. Насекомые и в этом случае научились различать интервалы: в среднем они выбирали правильно примерно в 58 процентах случаев.

Авторы пришли к выводу, что земляные шмели чувствительны к секундным и субсекундным временным интервалам и могут научиться различать их. Поскольку мигающие лампочки не встречаются в естественной среде обитания шмелей, их способность различать интервалы мигания может указывать на общую способность воспринимать длительность зрительных стимулов. Ученые предположили, что это может помогать насекомым определять высоту и скорость полета по скорости изменения картинок с земли.

Шмели и их родственники, медоносные пчелы, демонстрируют множество способностей, которые когда-то считались уникальными для позвоночных или даже для людей. Так, например, пчелы упорядочивают числа слева направо и понимают концепцию ноля.

Источник

  Порой один убежденный пессимист может испортить настроение всему коллективу. Как оказалось, правило применимо не только к человеческим сообществам. Китайские ученые из Южного медицинского университета в Гуанчжоу обнаружили, что один шмель может повлиять на «боевой дух» своих «соседей».  

Исследователи решили провести эксперимент над шмелями из отдельно взятой колонии. Они разработали метод, с помощью которого можно было отследить мелкие изменения в реакциях особей на различные сигналы.

Сперва шмелей приучили распознавать цветовые сигналы «успехов» и «неудач». Когда насекомым показывали один цвет, они получали угощение, другой цвет шмели начинали ассоциировать с отсутствием сладкой награды.

Далее команда ученых стала демонстрировать шмелям сигналы с другими, промежуточными оттенками цвета. Благодаря этому исследователи смогли понять, как животные воспринимают неопределенность: более «оптимистично» или «пессимистично».

На заключительном этапе эксперимента ученые дали одному шмелю каплю сахарозы и заставили его «побеседовать» с насекомым, лишенным угощения. Вторая особь не получала никаких визуальных подсказок от экспериментаторов, только наблюдала за поведением «осчастливленного» сородича.

Результаты эксперимента показали, что всего через 30 секунд остальные шмели отреагировали на новость об угостившемся «соседе». Насекомые начали с одинаковой скоростью подлетать как к удачливому шмелю, так и к остальным особям.

По данным ученых, эффект нельзя было воспроизвести в полной темноте. Судя по всему, «эмоциональное заражение» в колонии шмелей происходило через визуальные подсказки.

Источник

Шмели выглядят милыми и немного неуклюжими, но в их колониях происходит куда больше, чем кажется. Новое исследование показало: шмели могут «передавать» друг другу позитивное настроение, почти эмоциональная заразительность у животных!

Ученые из Южномедицинского университета Гуанчжоу изучили, как положительный опыт одной пчелы влияет на других. Они работали с земляным шмелем (Bombus terrestris) и использовали тест, который показывает, насколько оптимистично насекомое реагирует на неопределенные сигналы.

Сначала шмелей обучили различать два цвета: один означал сахарный сироп, другой — отсутствие награды. Затем им показывали промежуточные цвета, чтобы проверить, насколько смело они подходят к неопределенности. Пчелы в хорошем настроении приближаются к таким сигналам быстрее, ожидая награды.

После обучения исследователи провели ключевой эксперимент. Одному шмелю дали каплю сладкого сиропа, после чего он 30 секунд контактировал с другим, «наблюдателем», который сам награды не получал. Шмели не могли ориентироваться ни на запахи, ни на подсказки — только на поведение.

После этого наблюдатель вел себя так же оптимистично, как если бы сам получил сахар. Он быстрее реагировал на неопределенные цвета — значит, их внутреннее состояние изменилось.

Когда эксперимент повторили в полной темноте (шмели могли касаться друг друга, но не видеть), эффект исчез. Это показало, что позитивный сигнал передается через зрительные подсказки, то, как ведет себя «радостная» пчела.

Как это происходит

Исследователи предполагают, что изменение может быть связано с дофамином — нейромедиатором, который у нас отвечает за удовольствие и мотивацию. Хотя химические процессы не измеряли напрямую, поведение шмелей очень похоже на реакции с повышенным уровнем дофамина.

Главный вывод: шмели способны передавать друг другу положительное состояние за секунды обычного визуального контакта. Это значит, что их социальная жизнь и внутренние состояния сложнее, чем считалось.

Авторы исследования также отмечают, что если «оптимизм» способен распространяться, то, возможно, стресс и негатив тоже могут передаваться через группу. Это важно для ухода за пчелами в хозяйствах: атмосфера в улье может играть такую же роль, как питание и здоровье.

Ссылка

Для того, чтобы поднять настроение, посмотрите на этого трудягу шмеля 😍 и вспомните о лете.

Оно скоро вернётся. Правда правда. Очень скоро. Это только кажется, что время тянется. На самом деле оно летит с большой скоростью. Просто это не сразу замечаешь.

А вы любите лето? Или зима вам милее?

Не все мухи одинаково зловредны. Да что там говорить, большинство из них не лает, не кусает, цветочки опыляет, сплошная польза от этих насекомых. Но, несмотря на все старания сотни с лишним семейств двукрылых, монополией на рынке опылителей обладают пчёлы. Только вот есть проблема: пчёлы вымирают. И если их численность сократится до критической отметки, почти половина покрытосеменных растений планеты лишится возможности нормально размножаться. А задача по спасению экосистем ляжет на хрупкие спинки мушек из рода рингий, входящих в список немногочисленных потенциальных пчёлозаменителей.

Рингии — это примерно 30 видов мух из семейства журчалок, обитающих в Северном Полушарии. Главный отличительный признак рингии: огромный хоботок, размером сопоставимый с длиной её туловища — от 4 до 12 миллиметров. Именно благодаря хоботкам рингии могут конкурировать с пчёлами на равных.

Большинство мух-журчалок имеют короткие и расширяющиеся книзу хоботки, которыми удобно хлебать пролитый на пол чай, варенье, жидкие отходы и сок с разрезанных апельсинок. Некоторые из них приспособились потреблять нектар или пыльцу из цветков с коротким венчиком, но только рингии с их огромными хлюпалками способны вкусить нектара из любых цветков по своему желанию. И, между делом, опылить их. Осталось лишь выяснить: как они с такими огромными штуковинами летают?

А никак. Они же не колибри какие-нибудь, чтобы аэродинамику себе портить. Хоботки у наших героев особые, складные. Перед взлётом рингия прячет свой хоботок в разросшийся рострум, основание ротового аппарата. Как и у остальных насекомых, ротовой аппарат рингий — это не единая сложная система, а несколько пар конечностей, каждая из которых выполняет свои функции. И, конечно, эти конечности снабжены суставами. Мухе осталось лишь переделать их так, чтобы огромный хоботок мог удобно складываться в чехол. Правда, просто это лишь на словах — в мире есть всего несколько сотен видов насекомых, использующих такую же систему.

Но помогут ли рингиям продвинутые хоботки заменить пчёл, если их экологическая ниша освободится? К сожалению — нет. Ведь и рингии переживают далеко не лучшие времена. В начале XX века их численность резко упала в несколько раз. И виноваты в этом люди.

Но в этот раз ругать нас за угнетение очередного рода как-то не получается. Численность насекомых резко снизилась в связи с массовым внедрением очистных сооружений и отказом человечества от лошадей в пользу машин. Да и рогатый скот мы потихоньку загнали в крытые фабрики. Запасы легкодоступного навоза резко сократились, а без них эти мухи не могут поддерживать высокую численность.

А ведь для размножения им нужно так мало! Завидев залежи бывшей пищи, рингия откладывает яйца прямо на неё или на нижнюю сторону листа, нависающего над коричневым золотом. Через 5-6 дней из яиц вылупляются вечно голодные личинки, а ещё через 2 недельки они превращаются в полноценных взрослых. Быстро и удобно. Но они никогда не смогут набрать численность, которая позволила бы мухам компенсировать отсутствие пчёл.

Но это уже что-то. Именно благодаря таким маленьким труженикам даже полное исчезновение пчёл и шмелей, скорее всего, не приведёт к полному коллапсу экосистем!