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

気候変動は、単に地球の平均気温が上昇することだけを意味するのではありません。それは、生き物たちが耐え忍ばなければならない熱の頻度と強度が、ますます高まっていくことを意味しています。作物や野生植物の授粉に不可欠なマルハナバチのような昆虫にとって、高温は直接的な生理学的課題となります。マルハナバチは、飛行し内部温度を調節するために自ら体熱を生成しますが、外気が熱くなりすぎると、体を冷やすことが困難になります。このストレスは、彼らの飛行能力、採餌能力、そして幼虫の世話をする能力を制限する可能性があります。同時に、彼らが依存している植物も、持続的な熱の下で、蜜や花の生産方法を変化させています。ハチと花という、これら二つの関係性が長期的な温暖化に対してどのように反応するかを理解することは、食料生産のためにハチに依存している農家にとって極めて重要です。もし熱が強くなりすぎれば、ハチの採餌の必要性と植物の繁殖能力との間の繊けなバランスが崩れ、食料安全保障を脅かす可能性があります。

将来の条件を模倣するために設計された制御実験において、研究者たちは、東部マルハナバチの小さなグループとズッキーニの植物を成長チャンバーに入れ、異なるレベルの持続的な温暖化の下でそれらがどのように経過するかを調査しました。彼らは、日中のベースライン温度である摂氏29.5度のコントロール群、1.5度上昇させたグループ、そして3度上昇させたグループという、3つの明確な環境を設定しました。これらの温度は、ハチのコロニーの活動期間全体をカバーする約10週間にわたって継続的に維持されました。短時間の激しい熱波のみに焦点を当てた従来の研究とは異なり、この実験では、熱が途切れることなく続く場合に何が起こるかをテストしました。研究者たちは、ハチの行動、身体的健康、巣の中での組織化、そしてズッキーニの蜜の生産量と果実の収穫量の観点から、ズッキーニ植物の反応を監視しました。

結果は、ハチが単に温度の上昇に伴って悪化したのではなく、温度がどの程度になるかに応じてその反応が変化したことを明らかにしました。ベースラインから1.5度上昇した中程度の温暖化レベルでは、ハチは明確な適応能力を示しました。彼らは、巣を冷却するために、より涼しいコントロール群よりも約20倍頻繁に羽ばたき（ファンニング）を開始しました。しかし、この努力には代償が伴いました。ハチは幼虫の世話に費やす時間を大幅に減少させたのです。彼らは熱に対して積極的に補償を行っていましたが、それはエネルギーを育児から逸らすことによって行われていました。驚くべきことに、コロニー内の成体のハチの総数や雄のハチのサイズに変化はなく、これは、ワーカー（働きバチ）がストレス下にある状態でも、コロニーが個体数を維持できることを示唆しています。

温度がベースラインから3度上昇するという極端なレベルに達すると、ハチの補償能力は限界を迎え始めました。彼らは引き続き幼虫の世話を減らしましたが、巣の組織化された構造が崩壊し始めました。より涼しいグループでは、ハチは自然に特定のエリア、特に育児エリアや巣の入り口付近に集まっていました。しかし、最も暑いグループでは、この空間的な組織化が乱れました。ハチは散らばり、入り口付近や育児エリアといった重要なゾーンで過ごす時間が減少しました。さらに、このような極端な条件下では、女王蜂の体重が、涼しいグループの平均である約0.63グラムからわずか0.26グラムへと大幅に減少しました。これは、コロニーが中程度の熱には耐えられる一方で、極端な熱が女王蜂に重い生理学的コストを課し、コロニーの機能を維持するための社会的調整を破壊したことを示しています。

実験における植物は、また異なる、しかし同様に複雑な物語を伝えていました。最も暑いチャンバー内のズッキーニ植物は、コントロール群と比較して、ほぼ2倍の量の蜜を生産しました。この花の報酬の急増はハチを引き付け、最も暑いグループへの訪問回数は、コントロール群よりも約70パーセント高くなりました。より多くの蜜とより多くの訪問があれば、より多くの果実が得られると予想されるかもしれませんが、結果はそれほど単純ではありませんでした。ズッキーニの生産量は、中程度の温暖化グループにおいて最も低くなりました。極端な熱のグループでは、ハチがはるかに頻繁に花を訪れていたにもかかわらず、収穫量はコントロール群のレベルまで回復しませんでした。これは、熱が、ハチがどれほど多く訪れたかに関わらず、植物の結実能力そのものにダメージを与えていたことを示唆しています。

本研究は、持続的な温暖化が、授粉活動と作物生産の間の乖離を生み出すと結論付けています。ハチは植物がより多くの蜜を提供しているために、より懸命に働き、より多くの花を訪れていましたが、この活動の増加は、収穫量の比例的な増加にはつながりませんでした。ハチが体温調節を行い、コロニーの構造を維持する能力には限界があり、一度その限界を超えると、システムは非効率的になります。ハチに頼っている農家にとって、これは、熱が強すぎる場合、単に多くのハチが作物を訪れているだけでは収穫量を守るには不十分かもしれないということを意味します。この研究は、気候が温暖化するにつれて、ハチと彼らが授粉する作物との関係がより脆弱になり、ハチの生理学的限界と植物の繁殖ニーズが、互いに異なる方向へと引き離される可能性があることを強調しています。