Пчелы собирают микропластик
Микропластик широко распространен в окружающей среде. За последние 20 лет микропластик всё чаще признаётся источником загрязнения наземных экосистем и организмов, которые их населяют. Это неудивительно, ведь производство пластика увеличилось с 1,5 млн тонн в 2017 году до 359 млн тонн в 2018 году; из этого количества примерно 79% остаётся в окружающей среде в виде отходов, которые могут распространяться по воздуху, воде и почве.
Медоносные пчелы, которые собирают пищу, особенно взаимодействуют с окружающей средой в районе их кормления, а также поглощают загрязняющие вещества во время миграции. Поэтому важно определить как микропластик влияет на пчел и продукты пчеловодства.
Что такое микропластик?
Мелкие фракции пластика подразделяются на микропластик (0,001–5 мм) и нанопластик (1–1000 нм). Микропластик рассматривается как новый класс загрязнителей воздуха, поскольку он переносится на большие расстояния ветром или переносчиками, такими как пчёлы.
Собирают ли пчелы микропластик?
Да, пчелы могут служить активными сборщиками проб микропластика, он просто прилипает к их телу в полете и при посещении цветов. Исследование проведенное в ряде стран показало наличие микропластика на пчелах, который находился в форме фрагментов (52%) и волокон (38%), со средним эквивалентным диаметром 64 ± 39 мкм для волокон и 234 ± 156 мкм для фрагментов.
Наличие микропластика на теле пчелы доказали ученые из Дании, Нидерландов и Испании. В рамках своего исследования они взяли образцы медоносных пчел из ульев в центре Копенгагена, Дания, а также из близлежащих пригородов и сельских районов. Микропластик был обнаружен во всех местах отбора проб. Самые высокие уровни были обнаружены в городских ульях, но несколько ниже в пригородных и сельских районах. Всего у пчел было обнаружено 13 видов синтетических полимеров, наиболее распространенным из которых был полиэстер, за ним следовали полиэтилен и поливинилхлорид.
Важно отметить, что исследования проведенные в Бразилии показали, что пчелы собирами микропластик на всех участках наблюдения - городских, пригородных, сельских, притом в сельских районах микропластика пчелы собирали больше чем в городе. Микропластик легко разносится ветром на большие растояния, загрязняя сельские территории.
Влияние микропластика на пчел
В чем риск микропластика для пчел
Можно предположить, что загрязнение микропластиком может иметь последствия для здоровья пчел и, следовательно, влиять на эффективность экосистемных услуг, которые они предоставляют, таких как опыление. Это может потенциально привести к долгосрочному экологическому дисбалансу. Более того, изменения в микробиоте могут препятствовать превращению нектара в мед, поскольку многие микроорганизмы играют роль в этом процессе.
Однако ученые еще многого не знают о влиянии микропластика на пчел, в частномти, крайне важно определить, зависят ли наблюдаемые изменения здоровья пчел от типа микроплатика, его размера, морфологии и концентрации. Существует значительный пробел в понимании синергетической токсичности микропластика в сочетании с другими загрязнителями окружающей среды, такими как пестициды, антибиотики, патогены и тяжелые металлы. Этот пробел подчеркивает необходимость комплексных исследований, учитывающих сложные взаимодействия между микропластиком и другими загрязнителями, чтобы полностью оценить их влияние на здоровье пчел и устойчивость колонии. Особенно учитывая способность микропластика адсорбировать другие загрязнители, которые часто сосуществуют в окружающей среде.
Важный вопрос, как на пчел влияет микропластик.
Пчелы могут переносить микропластик в ульи в качестве материала для строительства своих гнезд, также происходит включение микропластиков в мед, воск и расплод. Ученые отмечают, что микропластик был обнаружен в мёде и различных органах пчёл, представляя значительный риск для здоровья пчёл. Эти риски проявляются в поведенческих изменениях, когнитивных нарушениях, а также нарушениях иммунитета и микробиоты кишечника. Кроме того, происходили изменения в скорости кормления, потере массы тела и изменениях в общем профиле кутикулы пчел, что может негативно повлиять на общую физическую форму и выживаемость медоносных пчел.
Влияние микропластика на когнитивную функцию и здоровье пчел
Ученые оценили влияние острого и хронического потребления полиэтиленового микропластика на здоровье и когнитивные функции A. mellifera. Особей анализировали на выживаемость, потребление пищи, реакцию и привыкание к сахарозе и обонятельное обучение, а также объем памяти. Они показали, что рабочие пчелы не полностью подвержены влиянию острого и длительного приема полиэтиленового микропластика. Тем не менее, был отмечен значительный эффект: высокая смертность особей, подвергшихся воздействию самой высокой концентрации (50 мг/л). Также было отмечено, что пчелы, подвергшиеся воздействию низких концентраций (0,5 и 5 мг/л) полиэтиленового микропластика, потребляли гораздо больше пищи (1 день: пчелы с полиэтиленового микропластика 31,8%, контроль: 8,8%; 7 дней: пчелы с полиэтиленового микропластика 19,3%, контроль 10,9%), чем пчелы в контрольной группе.
При поведенческом и когнитивном анализе исследователи заметили, что высокие концентрации полиэтиленового микропластика влияют на способность последовательно реагировать на сахарозу. Однако это не влияет на чувствительность и привыкание к ней, а также на навыки обучения и памяти – такие результаты также наблюдались при длительном воздействии).
Тем не менее, ученые предупреждают, что необходимо быть очень осторожным, отвергая возможность того, что частицы полиэтилена не вредны для медоносных пчел, главным образом из-за отсутствия знаний о концентрации этих частиц в естественной среде. Они также предполагают, что необходимо изучить потенциально вредное воздействие других типов микропластика, а также их сочетаний, чтобы проверить, снижают ли такие соединения целостность колонии и её приспособленность.
Еще в одном исследовании ученые проанализировали влияние перорального воздействия сферических частиц микропластика на когнитивные способности и накопление в мозге у пчел Apis mellifera. Острое воздействие оценивалось после 48 часов воздействия полистирола (4,8–5,8 мкм), полиметилметакрилата (1–40 мкм) и их комбинации в концентрациях 0,5, 5 и 50 мг/л. В исследовании оценивались реакция, аппетит, обонятельное обучение и объем памяти. Кроме того, были использованы флуоресцентные термореактивные аминоформальдегидные микросферы (1–5 мкм).
Результаты показали, что полистирол вызывал снижение чувствительности к сахарозе при концентрации 50 мг/л. Этот поведенческий аспект имеет решающее значение для пчел, поскольку он отражает их способность обнаруживать источники нектара и реагировать на них. Следовательно, полистирол может значительно ухудшить кормодобывающее поведение рабочих пчел, хотя наблюдаемые в эксперименте эффекты были относительно слабыми. Полиметилметакрилат не показал значительного эффекта, в то время как комбинации этих пластиков продемонстрировали сильное отрицательное влияние на чувствительность к сахарозе при концентрациях 5 мг/л и 50 мг/л, что позволяет предположить, что комбинация этих веществ может оказывать синергетическое действие на когнитивные функции рабочих пчел. Все микропластики ухудшали способность к обучению и память, причем полистирол вызывал наиболее тяжелые последствия.
Анализ 3D-визуализации мозга показал, что частички микропластика размером от 1 до 5 мкм проникали и накапливались в мозге всего после 3 дней перорального воздействия, преимущественно в зрительных долях, где агрегация частиц происходила на разной глубине внутри ткани. Эти результаты вызывают опасения по поводу потенциального механического, клеточного и биохимического повреждения, которое эти загрязнители могут нанести центральной нервной системе. Ученые предполагают, что более глубокое понимание рисков, представляемых микропластиком для пчел, может быть достигнуто посредством дополнительных исследований, сфокусированных на накоплении и персистенции этих частиц в мозге, и их влиянии на сенсорные системы, когнитивные механизмы и модели поведения.
Влияние микропластика на микробиоту пчел, иммунную систему и восприимчивость к инфекциям
Проведенные учеными эксперименты, доказали роль кишечной микробиоты A. mellifera в защите от рисков воздействия полистирольного микропластика. Было отмечено, что после 14 дней воздействия влияние на смертность пчел было относительно низким (до 1,6%), и не наблюдалось изменений в приросте массы тела по сравнению с контрольными группами. Однако было отмечено значительное снижение α-разнообразия кишечной микробиоты у особей, подвергшихся воздействию, а затем и изменение экспрессии антиоксидантных ферментов (CAT, CypQ1 и GstS3) и генов, связанных с иммунной системой. После вскрытия было обнаружено, что микропластик накапливался и разрушался в задней кишке пчел, взаимодействуя с местной микробиотой. Было отмечено, что сочетание микропластика с тетрациклином резко увеличивало летальность этих частиц, доказывая защитную роль кишечной микробиоты пчел от ксенобиотиков.
Накопление микроплатика может существенно повлиять на микробиоту прямой кишки, препятствуя использованию питательных веществ, содержащихся в пыльце, поскольку это накопление препятствует контакту с ферментом, который способствует получению питательных веществ. Также наблюдалось снижение численности кишечных лактобацилл и бифидобактерий и усиление стимуляции ингибирующих генов и гены, связанные с детоксикацией и энергетическим балансом.
Кроме того, особи стали более восприимчивыми к патогену Hafnia alvei, который увеличивал смертность до пяти раз.
Употребление полистирола медоносными пчелами повышает восприимчивость к вирусным инфекциям. Повреждение тканей средней кишки, позволило транспортировать вирусы в гемолимфу, трахею и мальпигиевы сосуды.
Хроническое воздействие полистирольного микропластика не оказало существенного влияния на выживаемость пчёл. Однако оно привело к снижению потребления пищи и массы тела, особенно в группе, подвергшейся воздействию концентрации 10 мкг/мл. Хотя немедленная смертность может и не наблюдаться, снижение потребления пищи и массы тела может иметь долгосрочные пагубные последствия для здоровья пчёл. Предполагается, что нерегулярная форма фрагментов микропластика может способствовать закупорке ротового аппарата и пищеварительного тракта пчёл, что приводит к долгосрочным проблемам, таким как ложное чувство сытости, повреждение слизистой оболочки пищеварительного тракта и локальные язвы. Эти эффекты аналогичны тем, которые наблюдались у морских животных, подвергшихся воздействию микропластика.
Кроме того, увеличение размножения бактерий Hafnia alvei в кишечнике пчёл. Эта бактериальная пролиферация может способствовать распространению патогенных бактерий из пищеварительного тракта в гемолимфу, тем самым ещё больше увеличивая уровень смертности в пчелиных семьях.
Таким образом микропластик как новый вид загрязнения окрудающей среды способен нанести пчелам существенный вред. Учитывая то, что он легко разносится ветром на большие расстояния, он его воздействия не застрахованы ни городские ни сельские пасеки. В целом ученым еще необходимо дополнительно изучать влияние различных типов микропластика на на пчел.