انتقال آفت کش ها از ملکه زنبور عسل به نسل آینده

یک ملکه در مرکز کندو قرار دارد و بی‌صدا آینده کلنی را رقم می‌زند. اما او در همین سکوت، باری سنگین را نیز به ارث می‌برد.

زنبورهای کارگر اغلب مانند یک سد زنده عمل می‌کنند و بقایای آفت‌کش‌هایی را که از طریق گرده، شهد و آب وارد کندو می‌شوند، به دام می‌اندازند. این سد برای مدتی کارآمد است، اما شکست‌ناپذیر نیست. وقتی مواجهه با آلودگی ادامه پیدا می‌کند، توان پالایش کاهش می‌یابد. در این مرحله به نظر می‌رسد ملکه مشکل را به نسل بعد منتقل می‌کند و مواد شیمیایی را در تخم‌های خود رسوب می‌دهد. دانشمندان این فرایند را تخلیه مادری می‌نامند.

ردیابی سموم در جایی که بیشترین اهمیت را دارد

تا امروز، بیشتر پژوهش‌های سم‌شناسی بر زنبورهای کارگر تمرکز داشتند، زیرا آن‌ها برای جمع‌آوری غذا از کندو خارج می‌شوند و در چشم‌اندازهای کشاورزی مستقیما با آفت‌کش‌ها تماس پیدا می‌کنند. اما پرسش کمتر روشن این بود که درون کندو چه رخ می‌دهد: آیا آلاینده‌ها در سطح زنبورهای کارگر متوقف می‌شوند، یا عمیق‌تر نفوذ می‌کنند و به ملکه، تخمدان‌های او و تخم‌هایی می‌رسند که نسل بعدی کارگرها را می‌سازند؟

پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در دیویس، همراه با همکارانی از آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور و سرویس پژوهش کشاورزی وزارت کشاورزی ایالات متحده، تصمیم گرفتند دقیقا به همین پرسش پاسخ دهند. آن‌ها از یک ردیاب پایدار و یک سامانه آزمایشی کنترل‌شده استفاده کردند تا مسیر حرکت یک آفت‌کش را در شبکه غذایی داخلی کلنی دنبال کنند.

تخم‌های زنبور عسل در سلول‌های شان کندو.

نانوکلنی‌ها: کندویی ساده‌شده برای اندازه‌گیری‌های دقیق

به جای کندوهای بزرگ و پیچیده، این تیم گروه‌های آزمایشی کوچکی به نام نانوکلنی ساخت. هر نانوکلنی شامل یک ملکه و حدود ۶۰ زنبور کارگر بود که درون یک محفظه پلاستیکی مخروطی نگهداری می‌شدند. این چیدمان نقش‌های اجتماعی اصلی مانند پردازش غذا، تغذیه و پاک‌سازی بدن را حفظ می‌کرد و در عین حال امکان اندازه‌گیری جریان‌های بسیار کوچک مواد شیمیایی را فراهم می‌ساخت.

پژوهشگران محیط‌های نانوکلنی مانند این نمونه را ساختند تا نماینده‌ای از یک کندوی معمولی زنبور عسل باشد.

پژوهشگران به زنبورها گرده و شربتی دادند که به متیل پاراتیون، یک آفت‌کش انتخاب‌شده به دلیل اهمیت زیست‌محیطی آن، آلوده شده بود و این ترکیب را با یک نشانگر رادیواکتیو کم‌سطح برچسب‌گذاری کردند. هدف از این نشانگر آسیب رساندن به حشرات نبود. این ماده ابزاری برای ردیابی بود که به دانشمندان امکان می‌داد مقادیر بسیار ناچیز ماده شیمیایی را هنگام حرکت در بدن زنبورهای کارگر، موم، بافت‌های ملکه و تخم‌ها شناسایی کنند.

یافته‌هایی که دفاع ساده را پیچیده‌تر می‌کنند

نتایج روشنگر بود. در نخستین روز مواجهه، زنبورهای کارگر تقریبا ۹۵ درصد آفت‌کش موجود در غذایی را که قرار بود به ملکه برسد، متوقف کردند و بخش زیادی از آن را به جای انتقال به ملکه، در شان رسوب دادند. این موضوع در نگاه اول شبیه محافظت است. اما این محافظت با گذشت زمان کاهش یافت. تا روز دهم، نرخ پالایش زنبورهای کارگر به ۸۶ درصد رسید. این افت در یک اندازه‌گیری منفرد بسیار بزرگ به نظر نمی‌رسد، اما نشان‌دهنده فرسایش تدریجی ظرفیت ضربه‌گیری کلنی در برابر فشار مداوم است.

با ضعیف شدن پالایش، مقادیر قابل اندازه‌گیری از ردیاب در بدن ملکه‌ها تجمع یافت و در تخم‌های آن‌ها نیز دیده شد. تصویری که شکل می‌گیرد، یک پاسخ دو مرحله‌ای است: زنبورهای کارگر تا جایی که توان دارند پالایش می‌کنند؛ سپس وقتی دیگر نمی‌توانند همگام با آلودگی پیش بروند، ملکه‌ها به عنوان راهبرد نهایی سم‌زدایی، مواد را به تخم‌ها منتقل می‌کنند. تخلیه مادری بار داخلی بدن ملکه بالغ را کاهش می‌دهد، اما برای نسل بعدی نوعی میراث شیمیایی ایجاد می‌کند.

نمونه‌ای از موم پارافین که از یک نانوکلنی پژوهشی برداشته شده است.

چرا این موضوع فراتر از کنجکاوی آزمایشگاهی اهمیت دارد؟ زیرا یک ملکه هر روز هزاران تخم می‌گذارد. این تخم‌ها مسیر تولید زنبورهای کارگر آینده را می‌سازند؛ کارگرهایی که کندو را فعال نگه می‌دارند و محصولات کشاورزی را گرده‌افشانی می‌کنند. اگر تخم‌ها حامل آفت‌کش‌هایی در سطحی باشند که رشد را مختل کند، کلنی ممکن است به جای مرگ‌ومیر فوری، دچار افت‌های تأخیری شود. این اثر خزنده می‌تواند طی هفته‌ها یا ماه‌ها به تضعیف کلنی زنبور عسل منجر شود؛ الگویی که تشخیص و مدیریت آن را دشوارتر می‌کند.

زمینه علمی و نکاتی درباره روش‌شناسی

این مطالعه ترکیبی از تخصص چند نهاد بود. پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در دیویس کار سم‌شناسی را طراحی کردند و رفتار زنبورها را تفسیر کردند. دانشمندان وزارت کشاورزی ایالات متحده پشتیبانی زیستی و طراحی آزمایش را بر عهده داشتند. متخصصان آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور از طیف‌سنجی جرمی شتاب‌دهنده زیستی، یا بایوای‌ام‌اس، استفاده کردند تا اتم‌های نشان‌دار کمیاب را شمارش و ردیاب را در غلظت‌هایی اندازه‌گیری کنند که برای بسیاری از ابزارها بیش از حد ناچیز است. این رویکرد به تیم اجازه داد مسیرهای آلودگی را با حساسیت بالا و در عین حال با سطوح مواجهه واقع‌بینانه از نظر محیطی دنبال کند.

غلظت‌های آفت‌کش در شرایط این مطالعه کشنده نبودند، اما برای نشان دادن این‌که آلاینده‌ها چگونه می‌توانند درون یک کلنی حرکت کنند و در نقاط غیرمنتظره تجمع یابند، کافی بودند. همین ظرافت اهمیت زیادی دارد. همه پیامدهای زیان‌بار با مرگ‌ومیر حاد آغاز نمی‌شوند؛ بسیاری از آن‌ها با تغییر در تولیدمثل، دگرگونی‌های رشدی یا استرس مزمنی شروع می‌شوند که تاب‌آوری کلنی را تضعیف می‌کند.

دیدگاه کارشناس

دکتر النا مارکز، بوم‌شناس زنبورداری که سلامت گرده‌افشان‌ها را مطالعه می‌کند، گفت: «این مطالعه مسیر کمتر دیده‌شده‌ای را برجسته می‌کند که از طریق آن عوامل تنش‌زای شیمیایی می‌توانند در حشرات اجتماعی از مرزهای نسلی عبور کنند. اگر ملکه‌ها به طور معمول آلاینده‌ها را به تخم‌ها منتقل کنند، پایش صرف بقایای شیمیایی در زنبورهای کارگر بخش مهمی از معمای مواجهه را نادیده می‌گیرد. زنبورداران و نهادهای تنظیم‌گر باید هنگام ارزیابی خطر و مسیرهای بازیابی، اثرات مادری را نیز در نظر بگیرند.»

نکته او کاملا کاربردی است. روش‌های بهتر تشخیص و راهبردهای مدیریتی دقیق‌تر می‌توانند مشخص کنند چه زمانی پالایش زنبورهای کارگر به مرز ظرفیت خود نزدیک شده است؛ در نتیجه زنبورداران می‌توانند پیش از آن‌که ملکه تخلیه مواد به تخم‌ها را آغاز کند، کندوها را جابه‌جا کنند، منابع چرا را تغییر دهند یا اقدامات کاهشی دیگری انجام دهند.

نتیجه‌گیری

پژوهشی که با هدایت دانشگاه کالیفرنیا در دیویس انجام شد، تنها نامی برای یک پدیده ارائه نمی‌کند. این مطالعه چارچوب نگاه ما به آلودگی در جوامع حشرات اجتماعی را بازتعریف می‌کند. پالایش توسط زنبورهای کارگر واقعی و مهم است، اما حد و مرز دارد. وقتی این مرزها شکسته می‌شوند، ملکه‌ها ممکن است به بهای آسیب به تخم‌ها و زنبورهای کارگر آینده، از بدن خود محافظت کنند. این بده‌بستان پرسش‌هایی درباره پایداری بلندمدت کلنی، خدمات گرده‌افشانی و زمان‌بندی و اجرای مدیریت تلفیقی آفات در اطراف زنبورستان‌های فعال ایجاد می‌کند.

پرسش‌های بی‌پاسخ همچنان باقی است. ملکه‌ها در مواجهه مزمن تا چه مدت به تخلیه مادری ادامه می‌دهند؟ آیا ترکیبات شیمیایی مختلف آفت‌کش‌ها همین پاسخ را برمی‌انگیزند؟ و پیامدهای رشدی برای فرزندانی که در مرحله تخم در معرض آلودگی قرار می‌گیرند، در مقایسه با مواجهه در مراحل بعدی رشد لاروی چیست؟ پاسخ به این شکاف‌ها نیازمند مطالعات میدانی است که مشاهدات در سطح کندو را به مدیریت چشم‌انداز پیوند دهند، و همچنین آزمایش‌هایی که چندین ترکیب و سناریوی مواجهه را بررسی کنند.

در حال حاضر، پیام اصلی روشن است. حفاظت از گرده‌افشان‌ها فقط به معنای جلوگیری از مرگ‌ومیر فوری نیست. این کار همچنین به معنای حفظ دفاع‌های نامرئی درون کلنی است؛ دفاع‌هایی که مانع می‌شوند مرگ‌ومیرها به خسارت‌های تأخیری و نسلی تبدیل شوند.