Анализ ДНК показал, что шмелиные матки далеко улетают от места рождения перед основанием гнезда

Исследователи приблизились к пониманию закономерностей родственных связей и генетического разнообразия у шмелей. Результаты могут помочь фермерам, землеустроителям и политикам разработать более эффективные схемы охраны этих важных опылителей.

В новом исследовании, опубликованном 1 июля 2014 года в журнале Molecular Ecology, комбинация анализа ДНК и картирования ландшафта была использована для выявления связей между сотнями диких колоний пяти разных видов шмелей, включая четыре обычных и один редкий вид, на территории площадью почти 20 км² сельскохозяйственных угодий на юге Англии.

Результаты впервые детально показывают генетическое родство между соседними гнездами шмелей. Они демонстрируют, что у всех пяти видов матки, гнездящиеся рядом, были неродственны или имели очень низкую степень родства.

Проект возглавляли экологи из Центра экологии и гидрологии (CEH) совместно с исследователями из Зоологического общества Лондона, Бристольского университета и Университета Восточной Англии.

Шмели образуют недолговечные колонии, состоящие из одной матки и до нескольких сотен дочерних рабочих особей. В конце лета появляются новые матки, которые после спаривания и зимовки весной основывают новые колонии.

Ведущий автор статьи, доктор Стефани Драйер из Зоологического общества Лондона и Бристольского университета, сказала: «Именно матки, а не рабочие особи, передают свои гены следующему поколению. Поэтому понимание того, как далеко матка улетает от места своего рождения, чтобы основать собственную колонию, крайне важно для понимания того, как шмели используют ландшафт».

Гнезда шмелей трудно найти в дикой природе, что делает прямой отбор ДНК у гнездящихся маток почти невозможным. Вместо этого исследователи взяли крошечные образцы ДНК у дочерних рабочих особей, пойманных во время сбора пищи на исследуемой территории.

Сопоставив места, где были взяты пробы рабочих особей из одной колонии, и оценив местоположение каждого гнезда, исследовательская группа построила «карту улиц» соседних колоний и проверила, возглавляются ли гнезда, расположенные близко друг к другу, близкородственными матками, например, сёстрами или двоюродными сёстрами.

Результаты позволяют предположить, что сёстры-матки, появившиеся из одного гнезда, должны разлетаться далеко в разные стороны, прежде чем основать собственные гнезда весной.

Старший автор, доктор Клэр Карвелл, эколог из Центра экологии и гидрологии, сказала: «Мы знали, что матки шмелей могут летать на большие расстояния, но эти результаты показывают, что новые матки часто широко рассеиваются, возможно, на несколько километров от места своего рождения, прежде чем начать собственное гнездо». Она добавила: «Это говорит о том, что популяции как обычных, так и редких видов могут быть хорошо генетически перемешаны благодаря расселению маток, и управление ландшафтами с богатыми цветами местообитаниями, хорошо связанными на этих масштабах, остаётся приоритетом для сохранения шмелей».

Результаты также показали, что из пяти изученных видов у редкого вида (Bombus ruderatus) было более низкое генетическое разнообразие, чем у четырёх обычных видов, и плотность гнездования была ниже. Несмотря на это, исследование не обнаружило доказательств того, что сокращение численности привело к инбридингу у этого вида. Доктор Драйер добавила: «Очень мало известно о том, как генетические факторы могут влиять на редких и исчезающих шмелей. Редкий вид шмелей на нашем участке исследования в настоящее время имеет небольшую численность популяции. Однако предпринимаемые меры управления, по-видимому, сохраняют его оставшееся генетическое разнообразие».

Исследование финансировалось в рамках британской Инициативы по насекомым-опылителям.