В конце XX века пчеловоды столкнулись с феноменом, получившим название синдрома разрушения пчелиных семей (colony collapse disorder, CCD). Рабочие пчелы внезапно покидают улей, бросая матку и потомство, или же массово умирают прямо в улье. Эта напасть уже стала серьезной проблемой для Европы, Америки и Китая. Домашние пчелы всегда частично умирали за время зимовки, но обычно эти потери составляли около 10 процентов. Теперь же, например, за зиму 2015–2016 годов в США погибло около 44 процентов всей популяции медоносных пчел.

Спрос на мед высок, и хотя пчелиная смертность сильно выросла, пчеловоды заводят новые медоносные семьи, так что количество ульев в США пока что остается неизменным. В России же их число снижается: в 1990 году общая численность составляла 4,5 миллиона пчелиных семей, в 2000 году — уже 3,4 миллиона, а в 2019 году — 3,1 миллиона (хотя виноват ли тут только CCD, конечно, открытый вопрос). Все это заставляет предполагать возможные трудности с производством меда. Но мед — только вершина айсберга. Гораздо важнее роль пчел в опылении растений.

Опылители и опыляемые

Пчелы появились, когда их предки — хищные осы — перешли от насекомоядного образа жизни к питанию цветочным нектаром. Как минимум 50 миллионов лет насчитывает долгая история совместной эволюции пчел и опыляемых ими цветковых растений. Самой ранней находке представительницы социальных пчел в янтаре — не менее 65 миллионов лет, а в эоцене (~45 миллионов лет назад) они уже достигали огромного разнообразия. Сейчас планету населяет около 20 000 видов пчел, и у каждого из них своя специфика в опылении различных растений. Опылением занимаются и другие насекомые: бабочки, мухи, жуки, но наиболее важные опылители в большинстве экосистем все-таки пчелы.

Более 4,5 тысяч лет назад человек начал искусственно разводить вид под названием медоносная пчела (Apis mellifera). Пчел держат для получения меда, прополиса, перги, воска и других продуктов, но есть у современного пчеловодства и другая, даже более важная функция. Культурные растения, как и их дикорастущие родственники, нуждаются в опылении насекомыми, чтобы давать плоды. С развитием сельского хозяйства на место лесов и лугов приходят поля и плантации, численность естественных насекомых сокращается, и роль опылителей все больше ложится на плечи домашних медоносных пчел. Ульи с медоносными пчелами можно перевозить с одного места на другое, когда требуется обеспечить большое количество опылителей на одном месте, (например во время массового цветения фруктовых садов). Популяции диких пчел не справятся с такой масштабной задачей. Во время массового цветения миндаля в Калифорнии туда съезжаются пасечники со всей территории США — для успешного опыления миндальных садов необходимо больше половины всех медоносных пчел страны.

Пчелиные улья на фоне миндальных садов, Калифорния

Mike Shimer / flickr / CC BY-NC-ND 2.0

 

 

Основу питания человека составляют растения, которые не требуют насекомых-опылителей. Пшеница, кукуруза, рис и другие зерновые культуры опыляются ветром. Но питаться одним рисом или кукурузой — не лучшая диета. Большинство растений, которые обеспечивают разнообразие и сбалансированность нашего рациона, опыляются пчелами. Без пчел не получить урожая яблок, апельсинов, винограда, персиков, авокадо, кофе, миндаля. Согласно оценке ФАО (Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН), из 100 видов сельскохозяйственных растений, дающих 90 процентов разнообразия пищи, 70 опыляются пчелами.

В опылении нуждаются также кормовые и технические культуры, например, люцерна (одна из главных кормовых культур для скота) или хлопок (основной источник волокон для текстильной промышленности). Даже если растения способны к самоопылению, с пчелами опыление эффективнее. При участии пчел такие растения образуют больше плодов, а сами плоды получаются крупнее и качественнее. Достаточное количество опылителей способно повышать урожайность в среднем на 24 процента. Экономический вклад опылителей в мировую экономику на 2005 год оценивался в 153 миллиарда евро, что составляет почти 10 процентов всего сельского хозяйства.

Вклад опылителей в производство сельскохозяйственной продукции (в долларах на гектар)

Simon G. Potts et al. / Nature, 2016

 

Из-за активности пчеловодов и высокого спроса на мед общая численность медоносных пчел в мире пока что остается относительно неизменной. Однако их дикие родственники действительно вымирают. Разнообразие диких пчел (впрочем, и других опылителей тоже) снижается в течение последних 50 лет, многие виды исчезают, другие — сокращают свои ареалы. Если потребность в опылении культурных растений более-менее покрывается медоносными пчелами, то для опыления всех растений природных экосистем необходимо множество разных опылителей. Без них около трети всех видов цветковых растений не смогло бы плодоносить вообще, а у половины урожайность упала более, чем на 80 процентов. Особенно зависимы от опылителей деревья, тропические и часто плодоносящие растения. Кроме того, пчелы осуществляют перекрестное опыление (то есть опыляют цветки одного растения пыльцой с другого) — это способствует поддержанию генетического разнообразия, которое незаменимо для приспособляемости растений к условиям окружающей среды.

Все происходящее заставляет ученых говорить о том, что нас ждет «кризис опыления». О вымирании растений речи не идет, но этот кризис может привести к проблемам с доступностью продуктов питания и стабильности экосистем по всему миру. Чтобы привлечь внимание к проблеме, в 2017 году ООН постановила сделать 20 мая Всемирным днем пчел «в целях напоминания о важности опылителей, угрозах их существованию и их вкладе в стабильное развитие».

 

Снижение распространенности шмеля Bombus distinguendus на территории Великобритании

Dave Goulson et al. / Science, 2015

Кто виноват?
Угроза вредителей
Пестициды — вещества, убивающие вредителей и паразитов растений — используются в сельском хозяйстве по всему миру. В середине XX века пестициды обеспечили важный вклад в «зеленую революцию» — прогрессивные технологии сельского хозяйства, значительно увеличившие урожайность. Применение пестицидов обезопасило людей от повторения таких катастроф, как, например, страшный голод в Ирландии 1845–1849 годов, спровоцированный фитофторой — паразитом картофеля.

Но проблема с паразитами остается серьезной. Активный товарообмен и глобальное изменение климата приводят к тому, что локальные паразиты растений распространяются по всему миру. В странах бывшего СССР за последние 80 лет в общей сложности обосновалось 57 новых вредителей растений. В США потери урожая от насекомых за полвека (1945–2000) увеличились с 7 до 13 процентов. По некоторым оценкам, распространение вредителей из-за глобального потепления может привести к потерям 31 процента мирового урожая кукурузы, 19 процентов урожая риса и 46 процентов урожая пшеницы.

Из-за растущей угрозы вредителей приходится использовать больше пестицидов. В США за полвека объемы использования пестицидов выросли в 10 раз. К настоящему времени главным потребителем пестицидов стал Китай, но и другие азиатские страны увеличили их применение за последние 30-40 лет в несколько раз.

Инсектициды (пестициды, направленные против насекомых) спасают сельское хозяйство от растущей угрозы насекомых-вредителей, однако, есть и оборотная сторона медали. Они убивают не только вредителей, но и полезных насекомых, в том числе пчел.

 

Темная сторона пестицидов
Пчела, кормящаяся на обработанном пестицидами поле, не только страдает сама. Вместе с пыльцой и нектаром она приносит отравляющие вещества в улей, где они попадают в питательный раствор для личинок. Особо опасны вещества из группы пиретроидов и неоникотиноидов. Это нейротоксины — они блокируют передачу нервных импульсов, что приводит к параличу и смерти насекомого. Эти инсектициды хороши для борьбы с вредителями, но и для пчел они столь же смертельны. Их применение способно уничтожить всю пчелиную популяцию на окружающей территории, иногда локальная обработка полей приводит к смерти миллионов пчел. И это только домашние пчелы, поголовье которых известно. Сколько умирает диких пчел — оценить сложно.

Объемы применения пестицидов и, соответственно, опасность для пчел, зависят от того, какие культуры выращиваются на полях. Самая проблемная культура — рапс. Рапсовое масло используется в пищевом производстве, промышленности, а в последнее время — в производстве биотоплива. Спрос на масло растет с каждым годом, а вслед за ним растут и площади посевов рапса во многих странах — за последние 20 лет его производство выросло с 39,5 до 70,5 миллионов тонн. Но у рапса множество врагов: рапсовая блошка, капустная моль и другие насекомые. Порой его приходится обрабатывать пестицидами по 7–8 раз за год. Часто именно с обработкой рапса связаны случаи массовой гибели пчел.

 

Пчела на рапсе

Gilles San Martin / flickr / CC BY-SA 2.0

 

 

Паразиты
Все животные, особенно социальные, имеют своих паразитов, и пчелы — не исключение. Однако в последнее время у пчел появились особо опасные враги.

Главный из них — клещ с пугающим именем Varroa destructor.

Клещ варроа родом из Азии, его изначальный хозяин — Apis cerana (китайская восковая пчела). Но в 1960-х годах клещ варроа научился заражать не защищенную от него медоносную пчелу. Он быстро распространился на пасеках Европы и Америки и стал самым опасным паразитом в пчеловодстве.

Как живет клещ варроа

Варроа — паразитический клещ размером чуть больше миллиметра. Самка клеща забирается в ячейку с пчелиным расплодом и прячется в питательной массе, пока рабочие пчелы не запечатают ячейку. Клещ паразитирует на личинке пчелы и откладывает в ячейке свои яйца. Когда взрослая пчела покидает ячейку, клещ остается на ней, а потом поражает новые ячейки с расплодом. Помимо того, что паразит питается жировым телом пчелы, он также — переносчик опасных для пчел вирусов. Из-за вирусных болезней у пчел искажается форма крыльев, меняется поведение, теряется способность к окукливанию, или же просто наступает быстрая смерть. Заражение клещом варроа зачастую приводит к вымиранию всей пчелиной семьи.
Клещ варроа не единственный новый паразит, угрожающий пчеловодству. Похожая история произошла с микроспоридиями (одноклеточные паразиты) вида Nosema ceranae. Они тоже сначала были паразитами китайской восковой пчелы, но за последние 20 лет перекинулись как на домашних, так и на диких пчел и шмелей во многих странах. Aethina tumida (малый ульевой жук), родом из тропической Африки, тоже за недавнее время массово распространился в ульях пчел по всему миру. При этом домашние пчелы могут легко передавать паразитов диким пчелам и шмелям, которые тоже оказываются незащищенными от новой угрозы.

 

Клещ Varroa destructor на куколке пчелы

Gilles San Martin / wikimedia commons / CC BY-SA 2.0

 

Хуже всего, что вредные для пчел вещества часто действуют вместе и усиливают друг друга. Инсектициды разрушают иммунную систему пчелы — и та становится более восприимчива к болезням и паразитам. Фунгициды — средства против патогенных грибов — сами по себе практически безвредны для пчел, но способны усиливать действие токсичных инсектицидов в 1000 раз (sic!), и увеличивают риск заболеваемости паразитами. Многие такие непрямые эффекты сельскохозяйственных химикатов недостаточно исследованы. То есть какое-то средство может считаться формально безопасным для пчел, но в сочетании с другими факторами оно может оказаться губительным.

Наконец, не лучшим образом влияет на численность пчел глобальное изменение климата. С одной стороны, оно способствуют распространению паразитов растений, борьба с которыми требует применения пестицидов. С другой — приводит к большему распространению паразитов самих пчел. У ученых сложился консенсус, что именно эти два фактора — паразиты и пестициды — ответственны за синдром разрушения пчелиных семей.

Разрушение экосистем

Важная причина вымирания диких опылителей — это разрушение их естественной среды обитания. Естественные экосистемы деградируют, загрязняются, фрагментируются и замещаются антропогенными ландшафтами — к сожалению, это та реальность, в которой живет практически весь мир. Для диких пчел это означает в первую очередь сокращение кормовой базы — леса и луга заменяются сельскохозяйственными полями, дорогами и населенными пунктами, где количество цветковых растений намного ниже. Даже если на полях выращиваются растения, дающие нектар — это не лучшая замена естественным экосистемам. На поле возделывают один вид растений, которые расцветают и отцветают одновременно, в то время как естественные луга дают пищу для разных видов опылителей в течении всего вегетационного сезона. Фрагментация экосистем — разделение на куски территорий, населенных дикими пчелами — мешает генетическому обмену между разными популяциями, в результате снижается их способность адаптироваться к различным угрозам.

Уменьшение разнообразия растений и пчел — это система с так называемой положительной обратной связью. Луга с большим разнообразием растений привлекают большее количество пчел. Чем меньше разнообразие цветковых растений — тем меньше корма для разных видов пчел, а чем меньше разнообразие пчел — тем сильнее снижается разнообразие растений.

Кроме того, увеличение численности медоносных пчел само по себе угрожает диким опылителям из-за конкуренции за ресурсы и из-за передачи диким пчелам новых паразитов, о которых уже говорилось выше.

Что делать?

Предупреждение
Проблема токсичности пестицидов заставляет думать о том, как можно ограничить их вред, и при этом не оставить поля беззащитными перед вредителями.

Первый вариант — предупреждать пчеловодов о том, что близлежащие поля будут обработаны пестицидами. Тогда владельцы пчел смогут заранее изолировать ульи или вывести их на безопасное расстояние. По российскому законодательству сельскохозяйственные компании и организации обязаны за трое суток до применения пестицидов сообщать об этом пчеловодам в радиусе семи километров от границ обрабатываемых полей.

Несоблюдение этих требований все чаще становится поводом для судебных исков. Первое в России уголовное дело из-за гибели пчел было возбуждено в 2019 году. В августе 2021 Следственный комитет начал проверку из-за гибели 20 миллионов пчел в Красноярском крае: местные пчеловоды подали иски, заявив ущерб в миллионы рублей. В июне 2021 суд оштрафовал Минприроды Оренбургской области на 1,6 миллионов рублей в пользу местного пчеловода: организация без предупреждения обработала окружающие леса инсектицидами против непарного шелкопряда, в результате владелец пасеки лишился почти всех своих пчел.

Оповещение об применении пестицидов поможет снизить риски для пчеловодов, но это касается только охраны домашних пчел. Диких пчел, к сожалению, предупредить нельзя — и они продолжат страдать от химикатов. Единственный способ обезопасить диких пчел — это снизить пестицидную нагрузку, то есть применять более безопасные пестициды и с меньшей частотой.

Смягчение вреда

С 2013 года в Европейском союзе запрещены три инсектицида — именно для охраны пчел. Речь идет о наиболее токсичных неоникотиноидах: имидаклоприде, клотианидине и тиаметоксаме. Их ЛД50 (доза, убивающая 50 процентов особей) для пчел составляет всего несколько нанограмм. Для сравнения, у менее токсичных веществ этой группы — ацетамиприда и тиаклоприда — ЛД50 в тысячу раз выше. Применение запрещенных инсектицидов в европейских странах теперь возможно только в закрытых теплицах, куда не могут залететь пчелы. Тем не менее, в остальном мире они применяются свободно. То же касается и других высокотоксичных инсектицидов, например, пиретроида лямбда-цигалотрина, для которого ЛД50 сравнима с запрещенными в ЕС неоникотиноидами.

Помимо прямого запрета самых опасных пестицидов, есть и другие способы снижения вреда. Во-первых, не обрабатывать поля для профилактики. Профилактическое использование пестицидов — очень распространенная практика, которая значительно увеличивает объемы их попадания в природу — и опасность для пчел. Если применять пестициды только тогда, когда на поле действительно появляются вредители, вреда для пчел будет меньше.

Во-вторых, проводить обработку вечером, после захода солнца, когда пчелы не занимаются сбором пыльцы и нектара. По понятным причинам это бывает неудобно для фермеров, но помогает пчелам избежать наиболее опасного для них времени после обработки полей.

В-третьих, применять вместо пестицидов другие методы защиты растений. Это могут быть методы биоконтроля, то есть использование естественных врагов вредителей: хищных насекомых (например, божьих коровок) или паразитов. Но такие методы часто оказываются сложными, малоэффективными, а иногда — не менее опасными для окружающей среды, чем сами пестициды. Более эффективна налаженная система карантина растений, то есть меры по ограничению распространения вредителей. Меньше вредителей — меньше нужды в пестицидах, а стало быть, и меньше угроза пчелам.

Борьба с паразитами

Так как клещ варроа и вирусы, которые он переносит, — одна из основных причин синдрома разрушения пчелиных семей, пчелы отчаянно нуждаются в методах лечения от него.

Один из стандартных методов — токсичные для клещей химические вещества (акарициды). Пчеловоды используют множество таких веществ: амитраз, кумафос, флуметрин, флувалинат, а также менее сильные и менее специфичные муравьиную кислоту, щавелевую кислоту и тимол. Как и многие другие лекарства от паразитов, акарициды не панацея — клещи варроа постепенно развивают к ним резистентность. Кроме того, они не способны проникнуть в запечатанные ячейки, где клещи паразитируют на личинках пчел. Приходится вручную вскрывать ячейки с расплодом и прицельно уничтожать клещей, что требует много времени и усилий. Наконец, акарициды могут вредить самим пчелам.

Желание заменить акарициды более экологичными методами заставляет искать другие варианты борьбы с варроа. Это, как и в случае борьбы с вредителями растений, может быть использование других живых существ. Есть практика использования против варроа другого, хищного, клеща — Stratiolaelaps scimitus. Они поедают клещей варроа в лабораторных экспериментах, но в реальных ульях эффективность хищных клещей мала. Другой вариант — ложноскорпионы (группа хищных паукообразных). Ложноскорпионы Nesochernes gracilis и Chelifer cancroides охотятся на варроа в пчелиных ульях, при этом не вредят самим пчелам. Но насколько их применение эффективно — пока не ясно.

 

Ложноскорпион (Chelifer cancroides) на открытой книге

Kai.pedia / wikimedia commons / CC BY-SA 3.0

 

Другой вариант — использование РНК-интерференции, то есть подавления экспрессии генов клещей варроа при помощи специфичных к этим генам молекул РНК. Этот метод действительно может работать, если добавить нужную двухцепочечную РНК в пищу пчел или использовать для ее синтеза генно-модифицированных бактерий, обитающих в пчелином кишечнике. Такие биотехнологические методы представляются очень многообещающими, но не дешевыми, и перед их внедрением еще нужно тщательно оценить все возможные риски.

Пока что лечение акарицидами все еще остается главным способом борьбы с варроа, но новые методы активно развиваются. Кроме того, как и любые живые существа, пчелы способны постепенно вырабатывать устойчивость к паразитам, так что можно ожидать выведение устойчивых к варроа пчелиных рас.

 

Схема работы ГМ-бактерий кишечного микробиома пчел для защитной РНК-интерференции. Бактерий добавляют в пищу пчел и те, поселившись в кишечнике, выделяют интерферирующие РНК, которые проходят сквозь стенки кишечника и защищают пчелу от целевого паразита. Возможно, бактерии также способны попадать в ячейки с расплодом и передаваться следующему поколению пчел

Robert J. Paxton / Science, 2020

 

Еда и дом
Борьба с пестицидами и распространением паразитов может помочь не только домашним, но и диким пчелам, но главная проблема диких пчел — это разрушение их среды обитания. Диким пчелам нужны луга с большим разнообразием растений и старые леса, где есть удобные места для гнездования.

Так что эксперты рекомендуют сохранять естественные луговые сообщества или сажать привлекательные для пчел виды растений везде, где можно. Это могут быть участки с луговой растительностью по краям сельскохозяйственных полей, на обочинах дорог и в парках. Министерство сельского хозяйства Германии рекомендуют владельцам частных домов реже косить газон на участках, британский фонд Plantlife призывает к программе «Нескошенного мая» — отказаться от стрижки газонов хотя бы в период наиболее активного цветения растений.

 

Полоса диких растений на сельскохозяйственном поле в Англии

Agroscope, Matthias Tschumi / flickr / CC BY-ND 2.0

 

 

Для фермеров, которые выращивают опыляемые пчелами культуры, участки с луговыми растениями могут быть началом взаимовыгодного сотрудничества. Выращивание лугов на окраине полей повышает численность диких пчел, а они, в свою очередь, активнее опыляют поля. Кроме того, на таких луговых участках поселяются хищные насекомые, которые могут охотиться на вредителей и, таким образом, снижать нужду в применении пестицидов.

Если мест для гнездования диких пчел не хватает в дикой природе, их можно создавать искусственно. Распространяется мода на так называемые пчелиные отели — конструкции из тростника, соломы или спилов деревьев с большим количеством отверстий, где могут поселяться пчелы. Некоторые компании уже продают готовые конструкции огромного размера «под ключ». Но их реальная эффективность достаточно сомнительна. Эксперимент с 600 пчелиными отелями в Канаде показал, что большую часть помещений в них занимают не пчелы, а осы, а кроме местных видов пчел там поселяются чужаки из других экосистем. Кроме того, большие отели из-за кучности живущих в них насекомых могут служить местом распространения паразитов. Так что пчелиные отели — небольшого размера, правильным образом устроенные и размещенные — могут немного помочь, но решить проблему глобального снижения разнообразия пчел с их помощью нельзя.

Удивительным открытием стало то, что в городских условиях пчелам комфортнее, чем в сельской местности: они лучше переносят зиму и производят больше меда. Так что установка в городе ульев, высадка медоносных растений в парках и на крышах домов также может стать полезной стратегией. Однако главным способом сохранения разнообразия пчел все еще остается охрана природных экосистем — мест их естественного обитания.