Чем активнее развивается земледелие, тем больше мы зависим от пестицидов вообще и от инсектицидов в частности. Хотя инсектициды приносят пользу, мешая насекомым-вредителям уничтожать посевы, они же могут причинять вред полезным насекомым. Уничтожение вредителей и опыление растений — это важные функции «дружественных» человеку насекомых, и химикаты потенциально способны повлиять на это «сотрудничество» самым негативным образом.
Действительно, распространение инсектицидов — один из значимых факторов повсеместного уменьшения численности насекомых-опылителей. Широко распространённые неоникотиноиды, например, стали регулярно появляться в новостях, поскольку они вредят пчёлам. А недавно в журнале Nature появилась статья, сообщающая, что инсектициды на основе сульфоксиминов — они рассматривались в качестве альтернативы неоникотиноидам — также опасны для пчелиной популяции.
Насекомые-опылители, собирающие нектар с обработанных неоникотиноидами растений, получают небольшие количества инсектицидов каждый раз, когда кормятся сами или кормят личинок. Обычно эта хроническая интоксикация не приводит к смерти пчёл, но вред от неё вполне ощутим: у насекомых нарушаются способности к обучению и сбору нектара, замедляется развитие колоний, страдает и качество опыления посевов вокруг колонии.
Основываясь на результатах исследований, подтвердивших вред неоникотиноидов для пчёл (мы неоднократно писали об этой проблеме), многие страны (особенно европейские) ограничили использование инсектицидов этой группы. Здорово, но пчёлам такие ограничения пойдут на пользу в одном-единственном случае: если на смену неоникотиноидам придут другие, менее опасные для насекомых-опылителей, химикаты.
Как и неоникотиноиды, инсектициды на основе сульфоксиминов попадают в растение и распространяются по всем его частям. Сульфоксимины уже разрешены в ряде стран, и фермеры достаточно активно используют их для обработки посевов.
Гарри Сивитер (Harry Siviter) из Королевского колледжа Холлоуэй (Royal Holloway University of London) с коллегами решили выяснить, как распространение инсектицида сульфоксафлора влияет на земляных шмелей (Bombus terrestris). Эти насекомые относятся к семейству настоящих пчёл (Apidae). Как и медоносные пчёлы (Apis mellifera), шмели играют важную роль в опылении посевов, поэтому шмелиные колонии уже начали разводить искусственно и продавать фермерам, нуждающимся в «помощи» опылителей. Однако для исследования учёные использовали колонии диких шмелей, чтобы максимально достоверно воспроизвести экологические реалии.
Исследователи собрали 332 шмелиных маток, протестировали их на наличие паразитов и использовали 249 незаражённых насекомых для основания колоний в лаборатории. В итоге учёным удалось получить 52 колонии, которые и образовали выборку. Пары колоний, совпадавшие по размеру, были случайным образом распределены по группам: одна колония попадала в контрольную группу, а вторая — в группу, которая должна была контактировать с инсектицидами. В течение двух недель шмели из колоний получали либо чистый сахарный сироп, либо сироп с добавлением сульфоксафлора в концентрации, аналогичной той, которая регистрируется в нектаре растений, обработанных этим инсектицидом. Затем колонии были перемещены на открытое пространство, где учёные могли наблюдать за поведением шмелей и развитием их семейств в полевых условиях.
Исследователи обнаружили, что контакт с сульфоксафлором оказал значительное (и ожидаемое) влияние на скорость роста колоний — это стало заметно уже спустя 2—3 недели наблюдений. В колониях, получавших сироп с инсектицидом, рождалось меньше рабочих особей, чем в колониях контрольной группы. Фертильных особей в колониях первой группы появлялось на 54% меньше, чем в колониях второй. Снижалась, в основном, численность шмелей-самцов, но и все 36 новых шмелиных маток, как оказалось, происходили из 3 колоний контрольной группы. Такой дисбаланс между колониями в плане появления новых маток несколько озадачил учёных, но гораздо большие опасения вызвал тот факт, что в колониях, получавших раствор сульфоксафлора, новых маток не было вообще — а без них невозможно и формирование новых колоний на следующий год.
Обнаруженные в новом исследовании нарушения репродукции шмелей и снижение скорости роста колоний сходны с эффектами, наблюдавшимися в похожих работах, но посвящённых влиянию неоникотиноидов. Это сходство вполне объяснимо, если учесть, что оба класса инсектицидов действуют путём прикрепления к одному и тому же рецептору нейротрансмиттеров. Но в исследованиях, посвящённых неоникотиноидам, негативное воздействие химикатов на шмелиные колонии объяснялось нарушениями сбора нектара (и, как следствие, ухудшением кормления личинок). В новой же работе не удалось найти свидетельств влияния сульфоксафлора на эффективность сбора. Возможно, этот инсектицид токсичен для развивающихся личинок. В любом случае, характер нарушения скорости роста колоний позволяет предположить, что хронический сублетальный стресс на ранних стадиях развития колонии оказывает значительное негативное влияние на репродуктивные процессы шмелей.
Влияние инсектицидов в значительной мере зависит от того, как именно обрабатывались растения: опрыскиванием, внесением химикатов в почву или пропиткой семян. Например, опрыскивание приводит к тому, что в организм пчёл попадают значительные количества инсектицидов, но этот эффект сохраняется всего несколько дней. А вот обработка семян становится причиной постоянного контакта опылителей с низкими дозами инсектицидов.
В эксперименте учёные воспроизводили эффект от опрыскивания, именно этот способ сегодня чаще всего используется при работе с сульфоксафлором. Однако этот сценарий не включает в себя возможных отравлений в результате контакта с тканями растений, к тому же он предполагает, что шмели собирают нектар только с обработанных инсектицидом цветков — а эти факторы могут повлиять на то, как именно инсектицид попадает в организм насекомых. Кроме того, влияние сульфоксафлора на пчёл может измениться, если химикаты будут вноситься в почву или добавляться в семена — а это вполне вероятный сценарий в условиях постоянно ужесточаемых условий применения неоникотиноидов.
Есть и ещё один неприятный вариант развития событий: сульфоксафлор из почвы или семян может в итоге попасть внутрь диких растений и заразить уже их пыльцу и нектар — обработка семян неоникотиноидами к такому результату уже приводила. То есть, чтобы точно предсказать последствия использования сульфоксафлора, нужно больше данных о концентрации этого вещества в нектаре и пыльце опыляемых пчёлами растений.
Тем не менее, новое исследование стало важным первым шагом на пути к пониманию влияния сульфоксафлора на пчёл. В будущем обсуждение этого инсектицида необходимо расширить, сравнивая его не только с неоникотиноидами, но и с другими химикатами для борьбы с вредителями, использующимися в сельском хозяйстве. Необходимо выяснить, какие из этих веществ наименее опасны для насекомых-опылителей — а эта задача осложняется тем, что существует около 20 тыс. видов пчёл, представители которых значительно отличаются друг от друга по физиологии и поведению. Например, может оказаться, что хроническое отравление низкими дозами инсектицидов для пчёл, ведущих одиночный образ жизни, опаснее, чем для колоний с множеством рабочих.
И, наконец, коммерческое разведение опылителей (в частности, медоносных пчёл) играет важную роль в земледелии, но не может обеспечить всю отрасль. Дикие опылители, в том числе шмели и одиночные пчёлы, критически важны и в то же время недооценены. По всей видимости, по мере роста запроса на опыление, будет расти и значимость этих насекомых. И сейчас просто необходимо найти такой способ обработки культурных растений от вредителей, который бы не нанёс непоправимого вреда окружающей среде и важнейшим процессам, идущим в экосистемах, в частности, опылению, от эффективности которого зависим мы все.