12 лет назад фермеры восточного побережья США заметили странное: пчелы начали целыми семьями пропадать с пасек. Открывая крышку улья, пасечники обнаруживали, что внутри никого нет. Точные причины этого до сих пор не установлены, хотя спад популяции пчел не иллюзорен и зафиксирован во многих странах.

Таинственный феномен впечатлил и встревожил не только пчеловодов и ученых, но и киносценаристов, став сюжетной основой одного из эпизодов сериала «Черное зеркало». Давайте разбираться, что же происходит с пчелами, которых мы, кажется, рискуем потерять.

Они опыляют

В США общее число колоний медоносных пчел сократилось с шести миллионов в 1947 году до 2,5 миллиона в 2015-м. Снижается и популяция шмелей. В Европе дела обстоят похожим образом: с конца 1980-х количество колоний уменьшилось на четверть. Значительное снижение популяции пчел в конце XX — начале XXI века отмечают в Великобритании, Венгрии, Бельгии, Испании, Франции, Марокко, Тибете, Бразилии, на Мадагаскаре и в Азербайджане. В прошлом году массовая гибель пчел озадачила и российских фермеров, хотя и они столкнулись с этим не впервые.

— По наблюдениям нашей лаборатории, в начале 2000-х годов уже отмечались вспышки гибели пчелиных семей с клинической картиной, схожей с США и Европой, — говорит сотрудница Всероссийского НИИ ветеринарной энтомологии и арахнологии Земфира Зинатуллина.

При этом сокращается не только численность насекомых, но и их видовое и генетическое разнообразие.

В XX веке для опыления гигантских сельскохозяйственных площадей во всем мире диких пчел стало не хватать. К тому же распашка земель теснила естественные места обитания насекомых — цветочные луга. Поэтому начиная со второй половины XX века фермеры стали особенно интенсивно использовать для опыления пчел, разведенных искусственно. Важность пчел для сельского хозяйства сложно переоценить: пчелы опыляют все цитрусовые (апельсины, лимоны, мандарины, нектарины), кофе, хлопок и лен, кокос и миндаль, клубнику, ваниль, помидоры, некоторые пряные травы, тропические фрукты и многое другое.

Инфографика: Анатолий Лапушко / Chrdk.

Исчезновение пчел целыми семьями, замеченное американскими фермерами в 2006 году, было особенно стремительным и масштабным — с тех пор в США популяции колоний сокращались на треть каждый год с 2006-го по 2009-й. Оно затрагивало и диких, и домашних пчел. Явление, получившее название синдрома разрушения пчелиных семей (colony collapse disorder, сокр. CCD), вызывает всеобщее беспокойство оттого, что потребность человечества в продуктах сельского хозяйства и, как следствие, в опылителях, с каждым годом только растет, притом что ученые, проанализировав данные Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), пришли к выводу, что если сельское хозяйство будет развиваться теми же темпами, то пчелы не смогут удовлетворить его потребности уже в ближайшем будущем. В 2008 году о «кризисе опыления» заговорили в Европарламенте, где было признано, что проблема носит глобальный характер. Ученые стали усиленно искать причины гибели насекомых.

Они отравляются

Один из главных факторов, на который пало подозрение исследователей «пчелиного мора», — пестициды класса неоникотиноидов, в основном клотианидин и имидаклоприд (который, возможно, есть на даче у вашей бабушки под красивым названием вроде «Искра золотая», «Клубнещит», «Зубр» или «Командор»). Неоникотиноиды появились на рынке в начале 1990-х годов и быстро стали популярным пестицидом во всем мире. Ими обрабатывают семена растений, так что, вырастая, те уже содержат в стеблях и листьях отравляющее вещество, поедая которое, насекомые-вредители гибнут.

Неоникотиноиды относятся к нейротоксинам. Как и никотин, они воздействуют на никотин-ацетилхолиновые рецепторы. Эти рецепторы активируются воздействием нейромедиатора ацетилхолина и отвечают за двигательную функцию. Умеренное воздействие на рецептор активирует его, блокировка вызывает паралич, а вот гиперактивация приводит к перевозбуждению нервной системы и судорогам. Но если человека никотин только слегка бодрит, то насекомые, съевшие дозу неоникотиноидов, быстро умирают.

Пчелы не питаются растениями, и долгое время считалось, что пестициды для них безопасны. Но в начале этого века ученые заподозрили, что токсины могут попадать в нектар и пыльцу, становясь губительными для опылителей. Для проверки был проведен эксперимент: несколько пчелиных семей в течение 12 недель кормили имидаклопридом в трех разных концентрациях — низкой, средней и высокой. Эксперимент повторяли 17 раз с разными семьями. В итоге пчелиные семьи, длительно подвергавшиеся высоким и очень высоким дозам неоникотиноидов, чаще теряли королев, хуже зимовали (теряли больше особей при зимовке, встречали весну более ослабленными и т.п.) и чаще страдали от клещей и грибков.

В 2015 году подтвердилось, что неоникотиноиды действительно попадают в организм пчел и шмелей. В дальнейшем выяснился еще один механизм их вредного воздействия: они нарушают способность пчел к полету. Насекомые начинают хуже ориентироваться в пространстве и реже долетать до гнезда. Когда в экспериментах на пчел воздействовали неоникотиноидом тиаметоксамом (используется для защиты сои, кукурузы и хлопка) не более двух дней, они начинали летать на более дальние расстояния, но более беспорядочно, притом что эти насекомые не летают хаотично — они умеют оптимизировать свои маршруты.

Инфографика: Анатолий Лапушко / Chrdk.

К 2015 году исследований о воздействии неоникотиноидов на пчел было проведено уже несколько сотен, но специалисты так и не смогли сделать однозначный вывод, что опылители умирают именно из-за пестицидов или что они получают пестициды в чрезмерных дозах. К тому же последние исследования показывают, что у разных пород пчел разная чувствительность к разным пестицидам, и это еще более затрудняет какие-то масштабные обобщения. Но не стоит, конечно, говоря о столь аккуратных заявлениях ученых, забывать о том, что объем рынка пестицидов составил порядка $ 65 миллиардов в 2017 году. И было бы странно ожидать, что его участники без сопротивления примут критику экологов.

В 2012 году австралийские ученые предположили, что пестициды могут наносить и косвенный вред: они ответственны за повышенный уровень стресса молодых особей. Дело в том, что пчелы начинают собирать нектар в возрасте двух-трех недель, но если более взрослые пчелы погибают, например, от пестицидов (а неоникотиноиды действительно сильнее воздействуют на более старых пчел), недостатка еды или других причин, молодые начинают работать в более раннем возрасте. Свою гипотезу ученые проверили, отследив с помощью радиодатчиков поведение тысяч пчел, содержащихся на пасеке Университета Маккуори в Сиднее: старших особей намеренно отделяли от колонии, вынуждая молодых начинать работу раньше. И те действительно совершали в среднем меньше полетов за едой и чаще гибли во время первого полета. Смерть взрослых, полагают ученые, приводит к тому, что нагрузка на молодых особей увеличивается, а менее опытный «молодняк» работает не так эффективно. Оттого смертность в рядах перегруженных работой пчел растет, что ведет к еще более значительному снижению популяции в колонии. Прогнозируемые в рамках этой модели потери примерно соответствуют фактическим темпам разорения пчелиных семей. А то, что пчелы в какой-то момент пропадают из гнезда, как это происходит при синдроме разорения пчелиных семей, возможно, связано с тем, что нейротоксины нарушают работу механизмов, связанных с памятью и поведением, но какие именно, пока неизвестно.

Наконец, 28 февраля 2018 года Европейское агентство по безопасности продуктов питания признало, что неоникотиноиды приносят пчелам вред, и поставило вопрос о запрете трех видов этих пестицидов: клотианидина, имидаклоприда и тиаметоксама.

Они болеют

Нельзя сбрасывать со счетов множество естественных врагов пчел — грибки, вирусы и паразитов, таких как клещ варроа, буквально высасывающий из насекомых жизнь. Именно с распространением этого клеща, по словам Земфиры Зинатуллиной, специалисты связывают первую массовую гибель пчел на территории СССР в 70-х годах XX века.

Клещ Varroa на личинке пчелы. Фото: Gilles San Martin / flickr / CC BY-SA 2.0

В естественных условиях дикие пчелы умеют справляться с болезнями, например вакцинируя потомство на стадии яиц. Но этому, вполне вероятно, может мешать деятельность человека.

Дело в том, что с тех пор, как пчел-опылителей начали разводить искусственно, в некоторых регионах их популяции стали очень плотными. Это могло ускорить распространение пчелиных паразитов как между домашними пчелами, так и от домашних семей к диким. В пользу этого говорят корреляции между началом использования в определенных регионах домашних пчел и быстрым спадом в этих же регионах популяции диких насекомых.

Но, вероятнее всего, болезни не первопричина массового вымирания опылителей, а лишь фактор, его усиливающий. Так, исследование патогенного для пчел и шмелей грибка Nosema bombi показало, что он присутствовал в популяциях шмелей в США еще в 1980 году — задолго до начала массовых разорений семейств насекомых. Однако, когда пчелы в Северной Америке уже начали вымирать, этот грибок обнаруживался у мертвых насекомых чаще, то есть, возможно, он эффективнее поражал уже ослабленных насекомых.

Губительным может быть и активное перемещение насекомых из региона в регион, а домашних пчел часто перевозят. В России, например, пчел перемещают из Башкортостана в Краснодарский край и обратно, чтобы застать время медосбора в обоих регионах. По словам генерального директора Башкирского научно-исследовательского центра по пчеловодству и апитерапии Амира Ишемгулова, при массовом переселении пчелосемей разных пород происходит метизация — скрещивание особей разных пород.

— Например, в России в некоторых регионах разводят карпатских пчел, а потом перемещают их в Сибирь, где распространена среднерусская порода. Пчелы спариваются в воздухе, так что проконтролировать процесс их скрещивания пчеловодам невозможно. А получившиеся потомство хуже приспособлено к местным условиям, — говорит Ишемгулов.

Таким образом, «пришлые» пчелы, нарушая генетическую устойчивость местных пород и заражая их привезенными с собой инфекциями, подрывают здоровье местной популяции. По мнению Ишемгулова, с этим, а не с влиянием неоникотиноидов также может быть связан синдром разорения пчелиных семейств.

— Пчела живет 45 дней, но возле улья мертвых пчел найти невозможно. Почему? Потому что, если пчелы заражаются какой-то инфекционной болезнью, они улетают на сторону и там умирают, а в самом улье, получается, ни одной [умершей] пчелы нет, — говорит он. С ним согласна и Земфира Зинатуллина:

— Пчелы пропадают, потому что больные пчелы просто погибают за пределами улья, — говорит она.

Фермеры, конечно, пытаются лечить пчел, но этим могут только усугублять ситуацию, так как убивают антибиотиками естественную микробиоту кишечных бактерий, которая участвует в пчелином иммунитете.

На все вышеперечисленное накладываются и экологические факторы. Так, на территориях с высоким загрязнением атмосферы кадмием, свинцом и цинком смертность пчел выше. Загрязнение воздуха снижает их способность к опылению из-за того, что химикаты из выхлопных газов, по-видимому, меняют запах растений, так что пчелы не могут их распознать, а глобальное изменение климата делает традиционные места обитания пчелиных популяций слишком жаркими.

Наконец, проблема может крыться и в самой сельскохозяйственной деятельности человека. Пчелы и шмели любят разнообразные по видовому составу растений луга и поля, но таких мест на Земле становится все меньше: повсеместная замена сена силосом в качестве корма для скота приводит к более частому кошению травы, а обработка пестицидами сокращает количество и разнообразие полевых цветов, что губительно для пчел. Вот уж кому жизненно важно, чтобы расцветала тысяча цветов.

Как их спасти

Держа в уме все вышеперечисленное, кажется, что предотвратить драматическое сокращение популяции пчел и шмелей на планете можно, лишь изменив наш подход к сельскому хозяйству: снизив антропогенную нагрузку на окружающую среду, повысив видовое разнообразие растений в местах обитания пчел, строже контролируя перемещение по миру пчел и продуктов пчеловодства и сократив применение пестицидов и антибиотиков.

Больных пчел предлагается лечить пробиотиками, помогая восстанавливать кишечную микрофлору и повышать иммунитет к инфекциям. Эксперименты с фруктовыми мушками, у которых похожие на пчелиную нервная и пищеварительная системы, показали, что от воздействия неоникотиноидов у них действительно изменился состав микробиоты и повысился риск инфекций, но применение лактобактерий помогло улучшить их иммунитет и повысить выживаемость.

Некоторые ученые предлагают нестандартные методы, например лечить пчел светотерапией, а горожан призывают привлекать этих насекомых «достойным жильем», высаживая во дворах и парках больше разнообразных растений.

Но дальше всех пошла группа японских ученых. Пока остальные пытаются прекратить пчелиное вымирание, они думают, как решать проблему опыления в мире, где пчел не останется. Ученым удалось получить неплохие результаты, обучая опылению маленьких автономных дронов, снабженных подушечками из ионного геля. Правда, действуют они намного грубее пчел и пока поражают скорее воображение фантастов, чем фермеров.

"Всеобщая ненависть" (фантастика)

В фильме обыграна ситуация, когда на Земле исчезли пчелы, как эту проблему решили в недалеком будущем и что из этого получилось...