Sustained warming alters Bombus impatiens foraging, colony performance, and pollination of zucchini (Cucurbita pepo)

إن تغير المناخ لا يقتصر فقط على ارتفاع المتوسطات العالمية؛ بل يتعلق بزيادة وتيرة وشدة الحرارة التي يجب على الكائنات الحية تحملها. وبالنسبة للحشرات مثل النحل الطنان، الذي يعد حيوياً لتلقيح المحاصيل والنباتات البرية، فإن درجات الحرارة المرتفعة تشكل تحدياً فسيولوجياً مباشراً. فهذه النحلات تولد حرارة جسمها الخاصة للطيران وتنظم درجة حرارتها الداخلية، ولكن عندما يصبح الهواء شديد السخونة، تجد صعوبة في التبريد. هذا الإجهاد يمكن أن يحد من قدرتها على الطيران، والبحث عن الطعام، ورعاية صغارها. وفي الوقت نفسه، تتغير النباتات التي تعتمد عليها أيضاً في كيفية إنتاج الرحيق والأزهار تحت تأثير الحرارة المستمرة. إن فهم رد فعل هذين الجانبين من العلاقة —النحلة والزهرة— تجاه الاحترار طويل الأمد أمر بالغ الأهمية، خاصة للمزارعين الذين يعتمدون على النحل لزراعة الغذاء. فإذا أصبحت الحرارة شديدة للغاية، فإن التوازن الدقيق بين حاجة النحل إلى البحث عن الطعام وقدرة النبات على التكاثر قد يختل، مما يهدد الأمن الغذائي.

وفي تجربة منضبطة صُممت لمحاكاة هذه الظروف المستقبلية، وضع الباحثون مجموعات صغيرة من النحل الطنان الشرقي ونباتات الكوسا في غرف نمو لمعرفة كيف ستواجع ظروف درجات الحرارة المختلفة. وقد أعدوا ثلاث بيئات متميزة: مجموعة ضابطة بقيت عند درجة حرارة أساسية تبلغ 29.5 درجة مئوية خلال النهار، ومجموعة دُفئت بمقدار 1.5 درجة إضافية، ومجموعة أخرى دُفئت بمقدار 3 درجات إضافية. تم الحفاظ على درجات الحرارة هذه باستمرار لمدة عشرة أسابيع تقريباً، لتغطي دورة الحياة النشطة بالكامل لمستعمرات النحل. وخلافاً للدراسات السابقة التي كانت تنظر فقط إلى نوبات حرارة قصيرة ومكثفة، اختبرت هذه التجربة ما يحدث عندما لا تهدأ الحرارة أبداً. راقب الباحثون سلوك النحل، وصحته البدنية، وكيفية تنظيم أنفسهم داخل خلاياهم، واستجابة نباتات الكوسا من حيث إنتاج الرحيق وإنتاج الثمار.

وكشفت النتائج أن النحل لم يتدهور حاله ببساطة مع ارتفاع درجة الحرارة؛ بل تغيرت ردود أفعالهم اعتماداً على مدى ارتفاع الحرارة. فعند مستوى الاحترار المتوسط البالغ 1.5 درجة فوق المستوى الأساسي، أظهر النحل قدرة واضحة على التكيف؛ حيث بدأوا في تحريك أجنحتهم (الرفرفة) بشكل متكرر أكثر بكثير —بواقع عشرين مرة أكثر من المجموعة الضابطة الأكثر برودة— لتبريد الخلية. ومع ذلك، جاء هذا الجهد بتكلفة: فقد قضى النحل وقتاً أقل بكثير في رعاية صغارهم. لقد كانوا يعوضون الحرارة بنشاط، لكنهم فعلوا ذلك عبر تحويل طاقتهم بعيداً عن رعاية اليرقات. ومن المثير للدهشة أن العدد الإجمالي للنحل البالغ في المستعمرة لم يتغير، وظل حجم النحل الذكر كما هو، مما يشير إلى أن المستعمرة يمكنها الحفاظ على حجم سكانها حتى أثناء تعرض العمال للإجهاد.

وعندما ارتفعت درجة الحرارة إلى المستوى الشديد البالغ 3 درجات فوق المستوى الأساسي، بدأت قدرة النحل على التعويض في الفشل. وبينما استمروا في تقليل رعايتهم للصغار، بدأ الهيكل المنظم للخلية في الانهيار. ففي المجموعات الأكثر برودة، يتجمع النحل طبيعياً في مناطق محددة، لا سيما بالقرب من اليرقات ومدخل الخلية. أما في المجموعة الأكثر حرارة، فقد اختل هذا التنظيم المكاني؛ حيث تشتت النحل، وقضوا وقتاً أقل في المناطق الحرجة بالقرب من المدخل واليرقات. علاوة على ذلك، كان وزن الملكة في هذه الظروف القاسية أقل بكثير من الملكات في المجموعات الأكثر برودة، حيث انخفض من متوسط 0.63 جرام إلى 2.60 جرام فقط. وهذا يشير إلى أنه بينما استطاعت المستعمرة تحمل الحرارة المتوسطة، فرضت الحرارة الشديدة تكلفة فسيولوجية ثقيلة على الملكة وأدت إلى انهيار التنسيق الاجتماعي الذي يحافظ على عمل المستعمرة.

وقد روت النباتات في التجربة قصة مختلفة، وإن كانت لا تقل تعقيداً. فقد أنتجت نباتات الكوسا في الغرف الأكثر حرارة ضعف كمية الرحيق تقريباً مقارنة بالمجموعة الضابطة. وقد جذب هذا الارتفاع في المكافأة الزهرية النحل؛ حيث كانت زيارات الأزمال في المجموعة الأكثر حرارة أعلى بنسبة 70 بالمائة من المجموعة الضابطة. قد يتوقع المرء أن المزيد من الرحيق والمزيد من الزيارات سيؤدي إلى المزيد من الثمار، لكن النتيجة لم تكن بهذه البساطة. فرغم زيادة النشاط، كان عدد ثمار الكوسا المنتجة لكل زهرة أنثوية في أدنى مستوياته في المجموعة التي تعرضت للاحترار المتوسط. وفي مجموعة الحرارة الشديدة، لم يتعافَ الإنتاج ليتناسب مع المجموعة الضابطة، رغم أن النحل كان يزور الأزهار بوتيرة أكبر بكثير. وهذا يشير إلى أن الحرارة كانت تضر بقدرة النبات على تكوين الثمار مباشرة، بغض النظر عن عدد النحل الذي يزورها.

وتخلص الدراسة إلى أن الاحترار المستمر يخلق انفصالاً بين نشاط الملقحات وإنتاج المحاصيل. لقد بذل النحل جهداً أكبر وزاروا أزهاراً أكثر لأن النباتات قدمت رحيقاً أكثر، لكن هذا النشاط المتزايد لم يترجم إلى زيادة متناسبة في إنتاج الغذاء. إن قدرة النحل على تنظيم درجة الحرارة والحفاظ على هيكل مستعمرته لها حدود، وبمجرد تجاوز تلك الحدود، يصبح النظام غير فعال. وبالنسبة للمزارعين الذين يعتمدون على هذا النحل، فإن هذا يعني أن مجرد وجود المزيد من النحل يزور المحاصيل قد لا يكون كافياً لإنقاذ الإنتاج إذا كانت الحرارة شديدة للغاية. وتسلط الأبحاث الضوء على أنه مع ارتفاع درجة حرارة المناخ، ستصبح العلاقة بين النحل والمحاصيل التي يلقحونها أكثر هشاشة، حيث قد تسير الحدود الفسيولوجية للنحل والاحتياجات التكاثرية للنبات في اتجاهين مختلفين.