Почему пчелиные матки перестают добывать нектар: разгадка в волосках на языке

Ранней весной, когда матки шмелей (Bombus terrestris) выходят из спячки, чтобы основать новую колонию, они усердно трудятся, собирая нектар для своего будущего потомства. Однако как только появляются первые рабочие особи, матки, кажется, «уходят на покой» и перестают летать за пищей. Учёные долго ломали голову над причинами такого поведения, и новое исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, даёт объяснение: всё дело в микроскопической структуре их языка.

Рабочая пчела (слева) и матка (справа) шмеля (B. terrestris) вытягивают языки, чтобы попить сахарный раствор. Автор: Цзэсян Хуан, Шумэн У, Цинлинь У

Ранее предполагалось, что матки возвращаются в гнездо из-за гормональных изменений или чтобы сохранить энергию для откладывания яиц. Однако исследователи заподозрили, что существует физическое объяснение.

Хотя матки и рабочие пчелы внешне довольно похожи (за исключением заметной разницы в размерах), язык матки значительно больше. Однако команда предположила, что больший размер не обязательно означает большую эффективность.

Сканирование языка

Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи проанализировали языки 32 маток и 67 рабочих особей с помощью сканирующей электронной микроскопии. Они также записали высокоскоростное видео того, как пчелы пьют искусственный нектар, чтобы наблюдать за работой их языков в реальном времени.

Обычно, когда пчела погружает язык в цветок, волоски на его поверхности удерживают нектар за счёт капиллярного эффекта. Учёные обнаружили, что если у рабочих пчёл волоски расположены плотно, то по мере роста матки расстояние между этими волосками увеличивается. В итоге они оказываются настолько далеко друг от друга, что нектар просто проскальзывает между ними.

Учёные также протестировали нектар разной вязкости и выяснили, что матки с трудом справляются с жидким, разбавленным нектаром, в то время как рабочие пчёлы эффективны независимо от его густоты. Это может объяснять, почему матка возвращается в гнездо и поручает более эффективную работу своим подчинённым.

«Наш комплексный морфологический и кинематический анализ показывает, что несоответствие в масштабе между длиной языка и расстоянием между волосками у маток шмелей ограничивает их способность собирать нектар, — прокомментировали учёные в своей статье. — Это физическое ограничение даёт механистическое объяснение тому, почему матки отказываются от сбора пищи после появления рабочих особей».

Лучший инструмент для работы

Помимо новых знаний о пчёлах, это исследование может пролить свет на правила, управляющие разделением труда в природе. Оно предполагает, что роли определяются не всегда социальной иерархией или тем, кто «главный», а тем, у кого есть подходящие инструменты для выполнения задачи. Это открытие может иметь и практическое применение в сельском хозяйстве. Понимая, как разные пчёлы собирают нектар, фермеры смогут лучше управлять опылением культур для обеспечения более высоких урожаев.