Коммерческая выгода от опылителей заключается в повышении питательной ценности и товарности урожая, однако, надо уметь конструировать аграрные ландшафты с умом, чтобы опылители работали с полной отдачей.
От клубники до рапса и от кофе до яблони в разгадке тайн опылителей кроется ключ к производству более полезных урожаев.
Опыленные культуры имеют высокую пищевую ценность для питания людей, однако, наши знания о том, как именно устроены системы опыления еще недостаточны. Поэтому исследования опылителей входят в одно из топовых направлений агронауки и экологии. Теперь ученые хотят составить четкие схемы того, как правильно и коммерчески выгодно организовать продуктивные транспортные сети опылителей, посещающих конкретные культуры. Над этим работает команда исследователей Геттингенского университета, Германия.
Опыление животными приносит пользу 75% основным видам сельскохозяйственных культур и отвечает за 35% производства продовольствия во всем мире.
Оценочная экономическая стоимость услуг по опылению животными высока и составляет 235–577 млрд долларов США в год, даже без учета текущего непрерывного роста стоимости, вызванного:
(i) ростом площади сельскохозяйственных культур, зависящих от опылителей,
(ii) ростом благосостояния людей,
(iii) сокращением экосистемных услуг, таких как опыление,
(iv) вкладом высокой пищевой ценности опыленных культур в здоровье человека во всем мире.
Сельскохозяйственные растения, которые полностью или частично зависят от животных-опылителей (например, многие фрукты, орехи и бобовые), содержат более 90% витамина С в нашем рационе, а также важные с точки зрения питания каротиноиды и антиоксиданты.
Пчелы улучшают пищевую ценность масличного рапса за счет увеличения количества полиненасыщенных жирных кислот и более высокого содержания масла и способствуют повышению содержания масла и веса плодов авокадо, что добавляет товарной стоимости урожая. Кофе, опыляемый пчелами, имеет не только на 9% больше завязей плодов, но и на 2% больше аромата по сравнению с самоопыляемыми растениями, как оценивают профессиональные дегустаторы.
Несколько исследований показывают, что виды опылителей проявляют предпочтения в отношении определенных сортов сельскохозяйственных культур. Например, у яблони сорта сильно различаются по составу сообщества опылителей, посещающих цветы.
Идентичность опылителей и состав сообщества также могут значительно различаться в пространстве и времени. Возьмем пример с земляникой садовой, широко известной как клубника.
Как правило, пчелоопыляемые сорта клубники имеют более высокое качество, чем ветроопыляемые или самоопыляемые. Они тяжелее и насыщеннее по красному цвету, имеют меньше дефектов и отличаются сниженным соотношением сахара и кислоты, а также более плотные, что увеличивает срок хранения: примерно 65% ветроопыляемых, но только 20% пчелоопыляемых плодов демонстрируют деформации в сопоставимом периоде времени хранения.
Однако эти основные эффекты не учитывают высокую изменчивость между различными сортами. Срок хранения, интенсивность красного цвета, соотношение сахара и кислоты и масса плодов демонстрируют большие, отчасти контрастные различия, зависящие от сорта клубники.
Например, срок хранения плодов самоопыляемого сорта Дарселект более чем в три раза превышает срок хранения плодов Симфонии, опыляемое пчелами; интенсивность красного цвета уменьшается с самоопылением у сорта Ямаска, но не у сорта Симфония. На основании показателей качества плодов коммерческая ценность сортов Корона и Ямаска существенно выигрывает от опыления пчелами по сравнению с другими сортами клубники.
Интересно, что электроантеннографические записи с самками одиночной пчелы рыжая осмия показывают, что сорт Соната выделяет больше летучих веществ цветов, чем Хоней и Дарселект, что приводит к более высокому уровню посещения цветов пчелами. Высокая генетическая изменчивость среди сортов клубники иллюстрирует важность агрономического отбора коммерчески важных признаков с его обычно непреднамеренными последствиями для привлечения опылителей и успеха их опыления.
Кроме того, стоит отметить, что опыление дикими пчелами приводит к получению более крупной клубники, чем опыление медоносными пчелами, даже при одинаковом количестве пыльцы, возможно, из-за большего количества перекрестной пыльцы, переносимой дикими опылителями, чем медоносными пчелами.
Наконец, некоторые опылители работают ночью. У клубники ночное опыление дает более тяжелые плоды, тем самым повышая качество ягода по сравнению с теми, которые опыляются только в дневное время. Однако, в целом, нишевая комплементарность между дневными и ночными опылителями мало изучена.
Опыление сельскохозяйственных культур является высокодинамичным процессом, поскольку опылители демонстрируют пространственные и временные изменения в составе сообщества. Например, конские бобы в основном посещаются шмелями, тогда как масличный рапс посещает разнообразная компания опылителей.
Фермеры знают о важности опыления для многих культур, формируя планировку садов или полей соответственно, но эти решения на данный момент принимаются только с ограниченной и обобщенной информацией.
В частности, медоносные пчелы предпочитают собирать корм вдоль, а не поперек рядов в яблоневых и миндальных садах, что может сделать медоносных пчел неэффективными опылителями, когда система земледелия зависит от перекрестного переноса пыльцы через ряды.
Напротив, некоторые виды мух совершают более хаотичные движения, увеличивая вероятность контакта с пыльцой нескольких генотипов, посаженных в разных рядах. Различия в генотипах пыльцы, переносимых различными таксонами посетителей цветов, могут объяснить, почему опыление, ограниченное медоносными пчелами, может привести к снижению перекрестного опыления и низкому качеству урожая по сравнению с опылением разнообразным сообществом посетителей цветов, учитывая одинаковое количество пыльцы, откладываемой на посещенный цветок
Сосредоточение на общих закономерностях в отношениях между культурой и опылителем обычно игнорирует более сложные анализы комбинированных и интерактивных эффектов опылителя, пыльцы и идентичности сорта.
Существует необходимость в умных схемах для различных сельскохозяйственных культур, учитывающих пространственное расположение посадок и другие аспекты для привлечения широкого пула опылителей к повышению качества урожая.
Источник: журнал Trends in Plant Science (2024).
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.