Язык шмелиной королевы оказался неподходящим для сбора нектара

Ученые из Китая обнаружили, что язык шмелиной королевы хуже собирает на себя жидкость, чем язык рабочей особи. Причина — в ворсинках на его поверхности: у королевы расстояние между этими ворсинками больше, чем у рабочих, и жидкость стекает с него вместо того, чтобы задержаться. Таким образом, исследователям удалось найти еще одно объяснение разделения труда в семье шмелей. Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

В колонии шмелей, как и у остальных эусоциальных насекомых, существует разделение труда: королева или репродуктивная самка основывает колонию и занимается размножением, другие самки ищут и собирают пищу, а также заботятся о гнезде и выводке. Судьба самок определяется еще на личиночной стадии: личинки, которые дольше развиваются и получают больше пищи, становятся королевами. Однако некоторое время королевы сами собирают нектар для первого выводка, который затем и образует колонию. Они перестают это делать уже после вылупления рабочих особей. Возникающие различия в поведении королев и рабочих самок связывают с различиями в эндокринной регуляции и метаболизме, а также с экономией ресурсов. Но до сих пор не исследовалось, существует ли разница в эффективности между рабочими и королевами при сборе пищи.

Команда исследователей из Университета Сунь Ятсена во главе с Хуан Цзэсян (Zexiang Huang) решила подойти к этому вопросу с точки зрения морфологии и сосредоточилась на ротовом аппарате шмелей. Ученые сравнили строение языка репродуктивных и рабочих самок земляных шмелей (Bombus terrestris), а также сняли на камеру, как особи пьют подслащенную воду, чтобы понять, есть ли между ними разница. Язык шмелей длинный, он окружен пищевой трубкой (вместе они образуют хоботок) и покрыт волосками. Погружая хоботок в нектарник цветка или жидкость, насекомые двигают языком туда-сюда и собирают жидкость, которая цепляется за волоски.

Микроскопия языков 67 рабочих самок и 32 королев показала, что у королев языки длиннее, а расстояние между волосками — больше. В результате за одно и то же время королевы потребляют меньше жидкости, поскольку более редкие волоски хуже ее удерживают. С помощью моделирования ученые рассчитали коэффициент заполнения языка раствором и обнаружили, что у королев он ниже, чем у рабочих самок того же размера. Особенно это касалось менее вязких, то есть менее насыщенных сахаром растворов. 

Исследователи пришли к выводу, что именно различия в морфологии языка, обусловленные разницей в размерах королевы и рабочих самок земляного шмеля, делает королев менее эффективными сборщицами нектара. 

Поведенческая гибкость свойственна не только репродуктивным самкам шмелей, но и другим членам колонии. Например, если погибают самки-фуражиры, собирающие пищу, их заменяют другие рабочие, которые до этого были кладовщиками внутри улья.