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

Il cambiamento climatico non riguarda solo l'innalzamento delle medie globali; riguarda l'aumento della frequenza e dell'intensità del calore che gli esseri viventi devono sopportare. Per insetti come i bombi, che sono vitali per l'impollinazione di colture e piante selvatiche, le alte temperature rappresentano una sfida fisiologica diretta. Questi bombi generano il proprio calore corporeo per volare e regolare la propria temperatura interna, ma quando l'aria diventa troppo calda, faticano a raffreddarsi. Questo stress può limitare la loro capacità di volare, trovare cibo e prendersi cura della prole. Allo stesso tempo, le piante di cui dipendono stanno cambiando il modo in cui producono nettare e fiori sotto un calore prolungato. Comprendere come queste due parti della relazione — l'ape e il fiore — reagiscono al riscaldamento a lungo termine è fondamentale, specialmente per gli agricoltori che dipendono dai bombi per coltivare il cibo. Se il calore diventa troppo intenso, l'equilibrio delicato tra il bisogno dell'ape di foraggiare e la capacità della pianta di riprodursi potrebbe interrompersi, minacciando la sicurezza alimentare.

In un esperimento controllato progettato per simulare queste condizioni future, i ricercatori hanno inserito piccoli gruppi di bombi orientali e piante di zucchine in camere di crescita per vedere come si sarebbero comportati sotto diversi livelli di calore sostenuto. Hanno allestito tre ambienti distinti: un gruppo di controllo mantenuto a una temperatura basale di 29,5 gradi Celsius durante il giorno, un gruppo riscaldato di ulteriori 1,5 gradi e un gruppo riscaldato di ulteriori 3 gradi. Queste temperature sono state mantenute continuamente per circa dieci settimane, coprendo l'intero ciclo di vita attivo delle colonie di bombi. A differenza di studi precedenti che esaminavano solo brevi e intensi picchi di calore, questo esperimento ha testato cosa accade quando il calore non dà tregua. I ricercatori hanno monitorato il comportamento degli api, la loro salute fisica, come si organizzavano all'interno delle loro colonie e come le piante di zucchina rispondevano in termini di produzione di nettare e resa dei frutti.

I risultati hanno rivelato che gli api non peggioravano semplicemente all'aumentare della temperatura; invece, le loro reazioni cambiavano a seconda di quanto diventava caldo. Al livello di riscaldamento moderato di 1,5 gradi sopra la base, gli api hanno mostrato una chiara capacità di adattamento. Hanno iniziato ad agitare le ali molto più frequentemente — circa venti volte più spesso rispetto al gruppo più fresco di controllo — per raffreddare l'alveare. Tuttavia, questo sforzo comportava un costo: gli api passavano significativamente meno tempo a prendersi cura della prole. Stavano attivamente compensando il calore, ma lo facevano spostando la loro energia dalla cura della prole. Sorprendentemente, il numero totale di api adulte nella colonia non è cambiato e la dimensione dei maschi è rimasta la stessa, suggerendo che la colonia potesse mantenere la sua dimensione di popolazione anche mentre le sue operaie erano sotto stress.

Quando la temperatura è salita al livello estremo di 3 gradi sopra la base, la capacità di compensazione degli api ha iniziato a fallire. Sebbene continuassero a ridurre la cura della prole, la struttura organizzata dell'alveare ha iniziato a sfaldarsi. Nei gruppi più freschi, gli api si raggruppano naturalmente in aree specifiche, in particolare vicino alla prole e all'ingresso dell'alveare. Nel gruppo più caldo, questa organizzazione spaziale è stata interrotta. Gli api si sono dispersi, trascorrendo meno tempo nelle zone critiche vicino all'ingresso e alla prole. Inoltre, la regina è pesata significativamente meno rispetto alle regine dei gruppi più freschi, scendendo da una media di circa 0,63 grammi a soli 0,26 grammi. Ciò indica che, sebbene la colonia potesse sopravvivere al calore moderato, il calore estremo ha imposto un pesante costo fisiologico alla regina e ha interrotto la coordinazione sociale che mantiene il funzionamento della colonia.

Le piante dell'esperimento hanno raccontato una storia diversa, ma altrettanto complessa. Le piante di zucchina nelle camere più calde hanno prodotto quasi il doppio del nettare rispetto al gruppo di controllo. Questo aumento della ricompensa floreale ha attirato gli api; le visite ai fiori nel gruppo più caldo sono state circa il 70 percento superiori rispetto al gruppo di controllo. Si potrebbe aspettare che più nettare e più visite portino a più frutti, ma il risultato non è stato così semplice. Nonostante l'aumentata attività, il numero di zucchine prodotte per ogni fiore femminile è stato in realtà il più basso nel gruppo con riscaldamento moderato. Nel gruppo di calore estremo, la resa non è tornata ai livelli del gruppo di controllo, nonostante gli api visitassero i fiori molto più spesso. Ciò suggerisce che il calore stava danneggiando direttamente la capacità della pianta di produrre frutti, indipendentemente da quanti api la visitassero.

Lo studio conclude che il riscaldamento sostenuto crea un distacco tra l'attività degli impollinatori e la produzione agricola. Gli api stavano lavorando di più e visitando più fiori perché le piante offrivano più nettare, ma questa maggiore attività non si è tradotta in un aumento proporzionale della resa alimentare. La capacità degli api di termoregolazione e di mantenere la struttura della colonia ha dei limiti, e una volta superati questi limiti, il sistema diventa inefficiente. Per gli agricoltori che si affidano a questi bombi, ciò significa che avere semplicemente più api che visitano le colture potrebbe non bastare a salvare le rese se il calore è troppo intenso. La ricerca evidenzia che, con il riscaldamento del clima, la relazione tra i bombi e le colture che impollinano diventerà più fragile, con i limiti fisiologici degli api e le necessità riproduttive delle piante che potenzialmente tirano in direzioni opposte.