Працівники медоносних бджіл, які зазнають стресу під пилком, оскільки личинки стають бідними кормами, а танцюристи-качалки

Афілійований відділ біологічних наук, Коледж Уелслі, Велслі, штат Массачусетс, Сполучені Штати Америки

Хейлі Н. Скофілд,
Хізер Р. Маттіла

Цифри

Анотація

Цитування: Скофілд Х.Н., Маттіла HR (2015) Працівники медоносних бджіл, які зазнають стресу як пилок, оскільки личинки стають бідними кормами, а танцюристи-качалки як дорослі. PLoS ONE 10 (4): e0121731. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0121731

Академічний редактор: Олав Рюппелл, Університет Північної Кароліни, Грінсборо, США

Отримано: 26 червня 2014 р .; Прийнято: 18 лютого 2015 р .; Опубліковано: 8 квітня 2015 р

Наявність даних: Усі відповідні дані знаходяться в папері та у файлі допоміжної інформації Excel; цей файл включає дані для всіх 4 цифр та таблиць непередбачених ситуацій (які не мали цифр).

Фінансування: Підтримку досліджень надали Комітет грантів Асоціації пасічників округу Ессекс (штат Массачусетс, США) та премію Фіске від коледжу Уеллслі. Підтримку студентів надали спонсори літніх наукових премій Уеллслі, зокрема Фонд літніх досліджень в науці Амабель Бойс Джеймс '74, Фонд літніх досліджень природничих наук Яніни А. Лонгтайн '76, Фонд Шермана Ферчайльда та клас Сьюзен Тодд Хортон з тресту 1910 року. Управління людськими ресурсами підтримав обдарований кафедрою природничих наук Кнафель (Коледж Уеллслі). Фінансисти не мали жодної ролі в розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису.

Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.

Вступ

Негативний вплив харчового стресу в процесі розвитку на функцію дорослих був задокументований у широкому діапазоні хребетних (огляд [1–7]). Функціональні наслідки раннього харчового стресу різноманітні, включаючи порушення навчання та виробництво пісень у дорослих співочих птахів [8], погану реакцію жаб на висихання водойми [9] та пізні порушення метаболізму та нервового розвитку у людей [10–13]. На відміну від цього, наше розуміння впливу недоїдання у розвитку на продуктивність дорослих у безхребетних порівняно невелике. Дослідження з модельними комахами показують, що неадекватний доступ до їжі під час розвитку личинок може сповільнити «рівень життя» [14], зменшуючи ріст і початок розмноження як адаптивну стратегію протистояння дефіциту їжі (наприклад, плодових мух [15,16]; сонечко жуки [17]; комарі [18]), що може призвести до зниження маси тіла дорослої людини та покласти репродуктивні витрати на особин [19–22]. Нечисленні дослідження комах вивчали вплив стресового стану личинок на нерепродуктивну поведінку дорослих, хоча було показано, що він зменшує метаболізм польоту та захист території у метеликів [23,24] і змінює дослідницьке живлення, здатність до навчання та пам’ять у дорослих плодів. мухи [25,26].

Метою цього дослідження є оцінка наслідків харчового стресу для личинок для дорослих іншої важливої моделі безхребетних - медоносної бджоли (Apis mellifera L.). Стратегія медоносних бджіл для боротьби з харчовим стресом ускладнюється есоціальністю, коли корекція "рівня життя" викликана величезними потребами в енергії та праці в колективному вирощуванні розплоду, видобутку їжі та утриманні гнізд. Необхідність розуміння потенційних наслідків харчового стресу для медоносних бджіл стала актуальною в останні роки. Медоносні бджоли запилюють майже половину сільськогосподарських культур, які вирощуються у всьому світі для використання людьми [27], і вносять ключовий вклад у оцінку 153 млрд. Євро (

211 млрд. Дол. США) загальна річна вартість запилення комахами [28]. Однак роль медоносних бджіл у світовому виробництві їжі загрожує в останні роки незвично високою смертністю керованих колоній [29–38] в поєднанні зі зменшенням кількості колоній протягом попередніх десятиліть [36,39]. Зростає консенсус щодо того, що наслідки та взаємодія багатофакторного набору стресових факторів, включаючи паразитів, патогенні мікроорганізми, пестициди, низьке генетичне різноманіття та погане харчування, спричинює або посилює ці втрати [39–41]. Харчовий стрес викликає особливе занепокоєння, оскільки він може діяти синергічно з іншими стресовими факторами навколишнього середовища [42,43], і, як передбачається, він погіршується в районах зі зменшуваним кормовим середовищем існування, де втрати колоній найбільші [44].

Головним джерелом харчового стресу в колоніях є недостатній доступ до пилку, який забезпечує необхідні білки, ліпіди, вітаміни та мінерали, необхідні для розвитку личинок та функціонування дорослих [45,46]. Отже, доступність пилку тісно пов’язана з кількістю медоносних бджіл, які може вирощувати колонія [47–50]. Колонії регулярно стикаються з сезонним дефіцитом пилку, коли колонії виснажують запаси до того, як може бути зібрано більше пилку [51–53], що часто трапляється під час коротких періодів негоди [49,54–56] або як небажаний побічний продукт комерційної практики управління, в якій колонії в умовах жорсткої конкуренції за джерела пилку, які можуть не мати різноманітності, погано живити або рідко цвісти [57–63]. У відповідь на дефіцит пилку колонії, як правило, регулюють кількість личинок, яких вони можуть вирощувати, за рахунок використання власних запасів тіла для підтримки вирощування розплоду [64], а також за допомогою канібалізації молодих личинок та інвестування відновлених поживних речовин у старих личинок [49,56,65] . Незважаючи на ці захисні заходи, низькорослих та виснажених поживними речовинами інколи вирощують, коли доступ до пилку обмежений [66–68].