Пчёлы вымирают. Хозяйственная деятельность человека в первую очередь ставит под угрозу существование диких пчёл, но и с теми породами, что разводит человек, не всё гладко. Отмечается массовая гибель пчёл на пасеках, в некоторых районах зиму может не пережить до трети всех пчелиных семей. Но зимой пчёлы гибли всегда, теперь же часто и летом ульи пустеют. Причины в целом известны — яды, болезни, паразиты, бескормица. Но ведутся дискуссии о том, какая из причин наиболее существенна. К примеру, в корпорации «Монсанто», производящей, в частности, химические средства защиты растений, считают, что основная причина смерти колоний — уменьшение кормовой базы пчёл и, самое главное, клещ варроа; и занимаются созданием средств, противостоящих этой напасти. Учёные, не ограниченные корпоративными обязательствами, изучают негативное воздействие на насекомых различных химических соединений и вспоминают хорошо известный в нашей стране феномен «исчезновения» тараканов, который энтомологи объясняют одновременным воздействием на популяцию нескольких инсектицидов.
Материалы одного из исследований опубликованы в апреле в журнале Nature. Показано, что пестициды попадают в пергу даже тогда, когда пчёлы опыляют не обработанные химикатами сады. Предполагается, что ядовитые для пчёл вещества накапливаются в почве и проникают в пыльцу как дикорастущих, так и культурных растений.
Возможно, что в будущем сочетание негативных факторов сократит количество пчёл, как диких, так и домашних, катастрофически. Мир без пчёл — это не только отсутствие в продаже натурального мёда. Проблемы грозят всей пищевой индустрии, так как пчёлы — прекрасные опылители (и в некоторых странах именно услуги опыления приносят пасечникам основной доход).
Сможет ли человечество обойтись без пчёл? Есть мнение, что после гибели последней пчелы люди не протянут и пяти лет. Логика проста и понятна, подтверждена авторитетным мнением самого Альберта Эйнштейна: «Если на Земле исчезнут пчёлы, то через четыре года исчезнет и человек. Не будет пчёл — не будет опыления, не будет растений, не будет животных, не будет человека».
Разумеется, великий физик этого не говорил. Энтомология, биология и экология находились вне круга его интересов. Фраза появилась в прессе в 1994 году, когда европейские пчеловоды боролись за ограничение импорта мёда из развивающихся стран, и много раз повторена в 2006-ом, когда в США была зафиксирована рекордная смертность медоносной пчелы.
Пчёлы в России
В нашей стране глобальный мор пчёл пасечников не пугает. Люди, профессионально занимающиеся разведением пчёл и торговлей мёдом, считают, что пасеки если и пустеют, то из-за ошибок при содержании насекомых.
По словам президента союза «Пчеловодство» Ольги Кузьминичны Чупахиной, пчёлы — насекомые, численность которых за сезон можно восстановить три-четыре раза.
«Бывает, что за зиму погибает до 40% пчёл, но, если пчеловод видит, что спрос на мёд в этом сезоне будет высоким, он просто увеличит улей за счёт пчелопакетов».
В России пчёл выращивают ради мёда. В отличие от других стран, у нас не распространена практика сдачи пчёл «в аренду» для опыления — выручка пчеловодов зависит только от продаж мёда.
По словам Ольги Кузьминичны Чупахиной, «ещё с советских времён у нас сложилась парадоксальная ситуация: пчеловоды платят фермерам за то, чтобы те разрешили поставить ульи на их земли».
Дешёвые пчёлы и отсутствие стойкого спроса на услуги опыления делают возможной ситуацию, когда некоторые особенно жадные пчеловоды покупают весной пчелопакет, а осенью забирают у пчёл весь мёд целиком, фактически убивают их, не оставляя шансов пчелиной семье пережить зиму.
В будущем ситуация может измениться — если сельское хозяйство будет развиваться, то проблемы, которые встали перед жителями других стран, придут и к нам. И тогда придётся задуматься над вопросом:
Кто, если не пчёлы, опылит наши посевы?
Мы сами
Есть места на Земле, где катастрофа уже произошла, и пчёл нет. Речь о китайской провинции Сычуань. Разумеется, пчёлы вымерли не во всей провинции, занимающей площадь 491 146 км². В провинции Сычуань насчитывается более 1 млн пчелосемей, этот регион производит очень много пчелопродуктов — не только мёда, но и маточного молочка, пыльцы, воска и прополиса.
Интенсивное земледелие с использованием химических средств защиты растений практически уничтожило полезных насекомых в горном уезде Маосянь. Яблони здесь опыляют не пчёлы, а люди. Пчеловоды не спешат привозить сюда мобильные пасеки. Фермеры готовы платить деньги за опыление, но единого графика применения химикатов в районе нет и риск потери улья слишком высок.
Впрочем, потребность в ручном опылении исходит не только от малого количества пчёл. Естественное опыление — процесс, успех которого зависит от множества факторов. Яблоня цветёт всего пять дней, и если в эти дни будет «нелётная» погода — ветер, дождь, то пчёлы не покинут ульев и ничего не опылят. А владельцы садов нуждаются в предсказуемом и стабильном урожае.
Технология опыления, применяемая в уезде Маосянь, проста, но трудоёмка. Пыльца собирается вручную и наносится на цветки плодоносящих деревьев с помощью примитивных приспособлений — кисточек из перьев. Многолетний опыт такой работы показывает, что человек способен обработать за день 5—10 деревьев. Небольшие хозяйства справляются с работой сами, более крупным приходится нанимать сезонных рабочих.
Пик активного ручного опыления прошёл в конце 1990-х — начале 2000-х годов. Тогда сезонный рабочий получал за опыление плату около 2 долларов США. Отток сельского населения в города и дефицит рабочей силы привёл к тому, что к 2011 году рабочие получали уже 12—16 долларов в день. Производство сокращается — этому, кроме роста стоимости опыления, способствует ситуация на рынке, местные производители не выдерживают конкуренции с крупными производителями яблок из других регионов и переходят к разведению других фруктов, и в основном таких, что способны к самоопылению.
Существуют и более технологичные способы опыления без участия насекомых. Ручной труд при опылении в них всё ещё присутствует, но только на этапе заготовки пыльцы. Нераспустившиеся бутоны вручную собираются с деревьев сортов-опылителей, их заносят в помещение с температурой 25—28 градусов Цельсия, ставят инфракрасные лампы. Пыльца высыпается из бутонов естественным путём, её собирают, смешивают с водой, сахаром и бурой и производят опрыскивание деревьев в момент цветения. Этот способ (о нём пишет на своём сайте доцент кафедры «Садоводство, селекция и защита растений» Дальневосточного государственного аграрного университета Александр Викторович Зарицкий) также применяется в Китае и позволяет получать очень высокие урожаи яблок при любых погодных условиях в период цветения.
Итак, мы и сами можем опылять наши яблони. Когда яблоки дороги, а человеческий труд — дёшев.
Шмели
Шмели — род перепончатокрылых насекомых из семейства настоящих пчёл (Apidae), во многих отношениях близкий медоносным пчёлам. Особенности этого рода делают его очень хорошим опылителем тепличных растений. Так что в вертикальных фермах будущего, скорее всего, будут жужжать именно шмели.
Шмели лучше медоносных пчёл опыляют многие важные сельскохозяйственные культуры (в частности, подсолнечник). Они быстрее пчёл, более устойчивы к стрессу, способны переносить сравнительно низкие температуры и летать в сумерках. Шмели не агрессивны и не создают проблем персоналу теплиц.
У шмелей отсутствует поведенческий стереотип, характерный для медоносной пчелы — так называемый «танец пчёл». Медоносная рабочая пчела, вернувшись в улей с богатой добычей, сообщает при помощи сложных телодвижений, напоминающих танец, о месте, где растут богатые нектаром растения. Шмели так не делают, они используют близрастущие растения, не отвлекаясь на поиск более богатых источников нектара и пыльцы.
Это обстоятельство как нельзя кстати при использовании шмелиных семей для опыления овощных культур в теплицах, которые регулярно необходимо проветривать. Шмели не разлетаются в поисках лучшей доли. Только после завершения жизненного цикла шмелиной семьи, выращенной в неволе, оплодотворённые молодые матки разлетаются и на следующий год дают начало новым шмелиным семьям, поддерживая природную популяцию этих полезных насекомых.
Разведением шмелей для опыления уже занимаются довольно крупные компании. В частности, это базирующаяся в Израиле BioBee Biological Systems. Разведением одной из местных пород шмелей (Bombus terrestris) компания начала заниматься уже в начале 1990-х годов, а в настоящее время имеет множество клиентов не только в Израиле, но и в 32 странах мира, в том числе России. Продукция компании — шмелиные семьи из нескольких дюжин рабочих особей и такого же количества яиц, личинок и куколок. Компания не только продаёт шмелей, но оказывает своим клиентам необходимую техническую поддержку в использовании её продукции. Об опылении шмелями на сайте компании есть информация на русском языке).
В рекламных материалах BioBee отмечаются преимущества шмелей перед пчёлами. Кроме тех, о которых упомянуто выше, это сильный вибрационный эффект на опыляемых цветах. Шмели обладают уникальной возможностью «опылять жужжанием» — когда шмель жужжит внутри цветка, тычинки трясутся и особо обильно посыпают насекомое пыльцой. Это особенно полезно при опылении томатов.
Итак, шмели могут заменить пчёл. И в некоторых случаях уже заменяют.
Другие пчёлы
Проблемы с медоносными пчёлами частично происходят от того, что этот вид искусственно вводится в экологические системы, к которым он не вполне приспособлен. Быть может, стоит обратить внимание на другие виды пчёл? Особенно, если они нужны для опыления — в этом случае можно обратить внимание и на пчёл, ведущих одиночный образ жизни.
Например, живущая в Северной Америке солончаковая пчела Nomia melanderi. Эта пчела — лучший из известных опылителей люцерны. В прошлом году энтомолог Службы сельскохозяйственных исследований (Agricultural Research Service, ARS) Джим Кейн (Jim Cane) изучил практику некоторых американских фермеров, привлекающих на свои люцерновые поля пчёл, создавая для них «заповедные» участки, удобные для гнездования.
Для того чтобы Nomia melanderi чувствовала себя хорошо, необходимы довольно специфичные условия — земля определённой влажности с солёной поверхностью. Но усилия по сохранению мест гнездования с лихвой окупаются. По данным Джима Кейна, «Солончаковые пчёлы, гнездящиеся на 1 акре (0,4 гектара) земли, могут легко опылить 100 или более акров (около 40 гектаров) люцерны, что позволяет собрать урожай около 100 000 фунтов (45 тонн) семян». Исследователь надеется, что его работа поможет фермерам поддерживать популяцию солончаковых пчёл на должном уровне.
Статья об исследовании опубликована на сайте Phys.org 18 апреля 2017 г.
Что в деле продовольственной безопасности нельзя полагаться на один-два вида, понимают в Австралии. Там продолжается работа по изучению местных пчёл — куда летят, что едят. Разных пчёл на континенте немало — около 1600 видов. Ранее для того, чтобы получить данные о питании, приходилось в полевых условиях отслеживать, на какие цветы садится насекомое, а также проводить анализ пыльцы, собранной отловленными образцами изучаемого вида. Появление новых технологий вывело работу на новый уровень.
Аспирантка Университета Саншайн-Коста (University of the Sunshine Coast) Рейчел Уилсон (Rachele Wilson) проводит работу по генетическому анализу пыльцы, собранной 64 видами общественных и 224 видов одиночных пчёл.
По словам Уилсон, её работа поможет преодолеть зависимость от опыления посевов медоносными пчёлами. Фермеры получат информацию о том, каким образом поддержать существование местных одиночных пчёл, которые, как показывает практика американских земледельцев, справляются с опылением лучше завезённых из Европы видов.
Задача опыления растений может быть решена и самым фантастическим образом. Опылять могут роботы и дроны.
Роботы
О скромных, но успехах в создании робопчелы сообщают инженеры США и Японии.
Сверхлёгкий автономный летательный аппарат команда инженеров Гарвардского университета начала разрабатывать более шестнадцати лет назад. Профессор Сойер Фуллер (Sawyer Fuller), выпускник Гарварда, продолжает работу над робопчёлами в университете Вашингтона. Он говорит:
«Нам были выделены деньги на разработку робота-пчелы. Во многих странах мира в последние годы отмечена загадочная массовая гибель пчёл, а ведь эти насекомые играют чрезвычайно важную роль в опылении сельскохозяйственных культур. Возможно, со временем эту функцию возьмут на себя летающие минироботы».
Очевидно, что это произойдёт не в ближайшее время, если вообще когда-либо произойдёт. Прототип, изготовленный в Гарварде и показанный публике в 2013 году, конструктивно был очень прост. Фактически это рама с прикреплёнными к ней крыльями, которые могут совершать мелкие движения благодаря пьезоматериалу. К этому материалу напрямую прикреплены провода — электрическое питание. Впрочем, это крайне миниатюрный и лёгкий летательный аппарат, а его полёт напоминает полёт насекомого.
Следующим успехом в развитии проекта RoboBee команда исследователей поделилась в 2016 году. Теперь робопчела умеет прикрепляться к различным поверхностям — для этого используется статическое электричество. Но опылять она ничего не может, не научена.
Проект японских учёных выглядит не так эффектно, это вполне привычный уже нашему глазу дрон, не особенно миниатюрный. Но он может опылять растения.
Это стало возможным после того, как нижнюю поверхность дрона покрыли конским волосом и гелем. Наличие липкого покрытия позволяет дрону, совершающему облёт цветущего растения, собрать пыльцу с одного цветка и перенести его на другой. Похожим образом работает мех пчелы — см. «Как пчёлы собирают пыльцу и очищаются от неё».
Авторы изобретения полны оптимизма.
«Дрон приближает создание искусственных опылителей, изобретение поможет справиться с сокращением популяции пчёл», — считает химик Национального института передовой промышленной науки и технологии в Токио (яп. 産業技術総合研究所, англ. National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Nanomaterial Research Institute) Эйдзиро Мияко (Eijiro Miyako).
Интересно, что гель, которым покрыт дрон-опылитель, появился в результате неудачного эксперимента. Ещё в 2007 году Мияко трудился над созданием токопроводящих жидкостей. Одна из неудачных попыток привела к появлению липкого геля. Гель хранился в закрытом сосуде на протяжении нескольких лет, и за это время никак не изменился, что и было замечено во время уборки в лаборатории.
Зная о сокращении популяции пчёл и появлении насекомых-роботов, Мияко начал ставить опыты с участием мух и муравьёв, чтобы выяснить, удастся ли с помощью геля собирать пыльцу.
«Проект появился по счастливой случайности — рассказывает Мияко. — Нас удивило, что по прошествии восьми лет гель не утратил свойств и, главное, липучести. В основе обычных гелей имеется вода, поэтому время их использования ограничено, и для нашей разработки мы решили взять полученный ранее материал».
«Мы уверены, что роботизированные опылители с помощью искусственного интеллекта и GPS-навигации научатся строить маршруты для опыления», — продолжает Мияко, признавая, что до широкого применения разработки далеко.
ООН об опылителях
26 февраля 2016 в Куала-Лумпуре была проведена сессия Межправительственной научно-политической программы по биоразнообразию и экосистемам (IPBES). На ней был представлен доклад «Тематическая оценка опылителей, опыления и продовольственной безопасности» — первое глобальное исследование в этой области.
В подготовке доклада участвовали 77 экспертов из различных стран. Было изучено положение дел в 60 регионах мира, использовано около трёх тысяч научных исследований по перечисленным темам.
Доклад напоминает о важной роли опылителей как в природных экосистемах, так и в производстве сельскохозяйственной продукции. Наличие опылителей — обязательное условие достижения продовольственной безопасности.
Отмечается, что количество пчелиных семей в мире за последние 50 лет возросло, но во многих странах Европы и Северной Америки имел место обратный процесс. В то же время дикие пчёлы несут потери — угроза исчезновения нависла над 40% видов беспозвоночных опылителей. И в первую очередь, над пчёлами и бабочками (аналогичная угроза нависла и над 16,5% видов позвоночных опылителей, а в островных государствах этот показатель приближается к 30%).
Главные причины гибели опылителей: нововведения в области землепользования; применение в сельском хозяйстве всё более интенсивных технологий; распространение инвазивных видов, болезней и паразитов опылителей; изменения климата.
Сокращение численности диких опылителей документально зафиксировано на севере Западной Европы и в Северной Америке. Аналогичная тенденция имеет место и в других регионах мира.
В докладе отмечается двойственная роль введения в обиход генетически модифицированных растений. С одной стороны, выращивание устойчивых к гербицидам сортов подразумевает уничтожение сорняков, которые служат источниками кормов для опылителей. Но выращивание сортов, устойчивых к насекомым-вредителям, ведёт к сокращению объёмов применяемых инсектицидов, которые способны подавлять полезных насекомых, включая опылителей.
Составители доклада завершили его на оптимистической ноте, подчёркивая, что имеется большое количество способов эффективной защиты опылителей. В том числе:
- увеличение площадей под медоносными угодьями и «диверсификация» кормовой базы опылителей;
- расширение связей между наукой и практикой в области пчеловодства;
- обмен опытом и распространение знаний об опылителях среди фермеров, представителей различных секторов пчеловодной индустрии и широкой общественности;
- ограничение использования пестицидов, поиск альтернативных путей защиты растений.
Так что может быть, что и пчелороботы не потребуются, и людям не придётся массово залезать на деревья с кисточками.
