Биологи-натуралисты имеют удивительную склонность к тому, чтобы часами сидеть под палящим солнцем, пристально изучая крохотные существа. Увидев мохнатое насекомое, жужжащее над цветком, вы скажете: о, пчела! Но энтомолог на вашем месте захочет разобраться в том, какая именно это пчела — домашняя, не встречающаяся в дикой природе, или же один из 4 тыс. видов диких пчел, обитающих в США. Может быть, это ярко-зеленый галикт — металлически-блестящая пчелка, которая иногда садится на людей и слизывает пот с нашей кожи? Или это, например, шмель-кукушка, Bombus suckleyi, с поясом желтых волосков на четвертом сегменте брюшка, что отличает его от редкого вида В.occidentalis, у которого на том же самом месте волоски белые или черные?
Возможно, вы найдете немало причин посвятить свое время чему-нибудь более привлекательному, чем сидеть в поле и подсчитывать число пыльцевых зерен, — занятию, которое специалист по природоохранной биологии Клэр Кремен (Claire Kremen) считает для себя более чем разумным способом провести время между обедом и ужином. Но если подобные занятия вам неинтересны, тогда вряд ли вы окажетесь и в первых рядах тех людей, которые прямо сейчас работают над решением продовольственных проблем в стране и спасают наше сельское хозяйство от надвигающегося коллапса. Впрочем, и Кремен не сразу встала на эту стезю.
Лет десять тому назад, после длительной работы на Мадагаскаре, она обратила внимание на проблему, назревавшую прямо у нее на родине: синдром разрушения пчелиных семей (colony collapse disorder, CCD), ныне признанный самой большой трагедией пчеловодства с древнейших времен, тогда еще не имел названия и даже не диагностировался как таковой. Но уже по всей Америке пчеловоды то здесь, то там стали сообщать о массовой гибели домашних пчел прямо в ульях. Между тем в США почти целиком зависит от домашних пчел как опылителей треть пищевых культур: яблоня, миндаль, персик, кочанный салат, тыква, дыня, капуста брокколи, многие виды ягод — и это еще только начало списка. Кремен, ныне сотрудница Калифорнийского университета в Беркли, стала задумываться о других видах семейства пчелиных. Могут ли дикие виды пчел снизить нашу зависимость от домашней пчелы, выполняя за нее ту или иную часть работы по опылению сельскохозяйственных растений?
Вместе с Нил Уильямс (Neal Williams), в то время аспиранткой в лаборатории Принстонского университета, и известным специалистом по систематике пчел Робином Торпом (Robbin Thorp), Клэр Кремен взялась изучать опыление арбузов в Калифорнийской долине. Исследователи вели наблюдения затем, с какой частотой посещал цветки арбузов каждый из 39 участвовавших в опылении видов пчел и как много пыльцы переносила каждая особь. Основываясь на предыдущих работах в этой области, Кремен и ее коллеги знали: для того чтобы завязался один-единственный арбузный плод, требуется примерно 1 тыс. пыльцевых зерен. И при всем этом, как выяснилось, фермеры, занимавшиеся органическим земледелием, т.е. выращивавшие арбузы среди дикорастущих деревьев и трав, даже не затруднялись приглашать пчеловодов, чтобы улучшить эффективность опыления, — всю работу прекрасно выполняли дикие пчелы, ежегодно сохраняя этим фермерам массу денег. Напротив, в условиях традиционной монокультуры, когда огромные площади были заняты исключительно арбузами, дикие пчелы просто не обращали на них внимания, и без помощи передвижных пасек такие фермеры быстро остались бы не у дел.
Итоговая статья, опубликованная в 2002 г. в Proceedings of the National Academy of Sciences USA, заканчивалась выводом, что, восстанавливая местообитания диких пчел на своих полях и вокруг них, фермеры смогли бы «застраховать себя от опасностей, связанных с нехваткой опылителей, в случае резкого снижения численности медоносной пчелы путем замещения ее дикими видами». В течение следующего десятилетия эта статья — теперь ее называют пророческой — была процитирована 614 раз. За это время синдром разрушения пчелиных семей возглавил и без того уже длинный перечень болезней, поражающих медоносную пчелу, и экономическое будущее пчеловодов выглядит под влиянием растущей угрозы весьма пессимистично.
«Пчелы, — считает Кремен, которая в 2007 г. выиграла грант Фонда Макартуров, — говорят нам нечто очень важное о нашей системе земледелия и о том, насколько далека она от состояния равновесия с природой».
Научная работа Кремен финансируется теперь отчасти и Вооруженными силами США, которые заинтересованы в том, чтобы обезопасить продовольственную базу страны от непредсказуемых экологических ситуаций. «Работа по диким пчелам — еще один компонент в повышении гибкости и "упругости" сельского хозяйства, — говорит исследовательница. — Растения, всецело зависящие от насекомых-опылителей, поставляют 98% всего витамина С на планете, 70% витамина А, 55% фолиевой кислоты (витамин B9) и 74% жиров. Если опылители исчезнут с лица Земли, мы, наверное, все же не умрем от голода, — завершает Кремен свою мысль, — но все мы будем страдать от цинги или каких-нибудь других заболеваний, связанных с недостатком витаминов».
Кризис в пчеловодстве высветил одну из самых слабых сторон нашего земледелия, которую мы вольно или невольно сделали основой нынешней пищевой промышленности — ориентацию на единичные виды в самых разных областях сельского хозяйства, и в частности — в области опыления культурных растений. Вот как описывает это Ханна Нордхауз (Hannah Nordhaus) в своей книге «Жалобы пчеловода» (Beekeeper's Lament): «Фермеры ожидают от пчелы, что она будет работать как еще одна разновидность сельскохозяйственных машин — вроде сеялки, культиватора или комбайна». Но пчелы — живые существа, зависящие от биологических реалий. И несмотря на 400 лет содержания пчел в культуре, в их биологии есть еще масса аспектов, не поддающихся нашему влиянию, — например, подверженность многочисленным заболеваниям, вызываемым вирусами, паразитами или даже просто сменой обстановки. Да, мы, пожалуй, одомашнили этих насекомых, однако не приручили их— они не станут безропотно пастись в загоне, подобно коровам.
Есть, впрочем, некоторые факторы, которые мы способны контролировать и менять, а именно условия среды, от которых зависит состояние пчел как биологического вида. Выясняется, что мы уже «сконструировали» в окружающем мире один элемент, хуже которого, в некотором смысле, для пчел нельзя и придумать. «Наша система монокультур, — продолжает свой рассказ Кремен, — требует огромного количества опылителей, и фактически нет другого способа обеспечить эту потребность, иначе как привлекая целую армию медоносных пчел. Но если они вдруг заболевают или возникают еще какие-то неожиданные проблемы — что тогда нам делать?»
Корабли-призраки
Насекомое, которое мы знаем под именем медоносной пчелы, более точно называется европейской медоносной пчелой (Apis mellifera), и на восточное побережье современных США она впервые прибыла на кораблях из Англии вместе с самыми ранними колонистами примерно в 1620 г. Буквально с самого начала на пчел в Северной Америке ополчились целые армии микробов и паразитов, и пчеловодство сделалось непрерывной битвой за то, чтобы оставаться на шаг (много — два) впереди неумолимо шедшей по пятам смерти. Восковая огневка, «американский гнилец» (смертельная болезнь личинок пчел, вызываемая бактериями Bacillus larvae и Melissococcus pluton), засухи, инфекционная дизентерия (болезнь, вызываемая микроспоридиями Nosema apis) — вот лишь немногие из тех проблем, которые дамокловым мечом висели над пчеловодами и их питомцами в течение нескольких столетий.
Осенью 2006 г. пчеловод Дейв Хакенберг (Dave Hacken-berg), чье имя, похоже, навсегда попало в историю, в один далеко не прекрасный день обнаружил на своей пасеке во Флориде, что 360 из 400 ульев совершенно опустели —до единой пчелы. «Ульи стояли как корабли-призраки, доверху полные медом, пергой и живыми личинками, словно ожидали с минуты на минуту возвращения своих обитателей», — писал позднее Хакенберг. Но ни одна пчела так и не вернулась.
Еще до наступления той же зимы ряд других пчеловодов потеряли до 90% своих насекомых, а в масштабах страны погибло около трети ульев, причем многие — точно таким же загадочным образом. Исследовали назвали новый феномен синдромом разрушения пчелиных семей, хотя очень скоро этот термин перестал быть точным, т.к. им стали называть практически любые заболевания, поражающие колонии пчел.
Ученые так и не смогли найти одного конкретного виновника этой болезни. Идущие настоящим шквалом современные работы часто называют главной причиной широкое распространение одного класса пестицидов — неоникотиноидов (или неоников), но вполне возможно, что они не заслужили столь сурового обвинения. Наиболее вероятен смешанный сценарий, при котором неоникотиноиды влияют опосредованно— ослабляя пчел и делая их более восприимчивыми к инфекционной диарее, вызываемой микроспоридиями, а также к Varroa mites— паразитическому клещу цвета ржавчины, который высасывает из пчел гемолимфу и распространяет вирусные инфекции, ведущие к аномалиям развития. (Примечательно, что в Австралии, где неоникотиноиды используются очень широко, но при этом отсутствует Varroa mites, пчелиные семьи до сих пор остаются здоровыми.) Среди других неблагоприятных факторов указывают также фунгициды, засухи и слишком разнообразное, несбалансированное «меню».
А над всем этим царит описанная выше американская сельскохозяйственная система, которая целиком опирается на домашних пчел как опылителей и тем самым создает для них совершенно нездоровую экологическую обстановку. Ясно, что использовать один-единственный вид для опыления чуть ли не 100 различных культур — стратегия несостоятельная. Каждый год пчеловоды возят своих питомцев по всей стране в грузовиках с прицепом, меняя дислокацию в зависимости от того, где и какие сельскохозяйственные растения начинают цвести — от миндаля к вишне, потом к яблоням и т.д. Зачастую, когда не цветет ни одна культура, пчелам не хватает пищи, и тогда пчеловоды дополняют их диету кукурузным сиропом или подслащенной водой, которые по своей пищевой ценности не идут ни в какое сравнение с природными нектаром и пыльцой. В довершение всего при массовом цветении некоторых культур, как это происходит, например, с миндальными деревьями в Калифорнии, на полях одного штата собираются около полутора миллионов пчелиных семей со всех уголков страны. Очевидно, что это почти идеальная ситуация для передачи любых инфекционных заболеваний: представьте себе гигантский симпозиум воспитанников детских садов изо всех регионов США, где каждый ребенок может поделиться своими инфекциями с окружающими.
Цветочная революция
Одним солнечным апрельским днем, вскоре после того как отцвел миндаль, я отправилась посмотреть, чем теперь заняты Кремер и ее постоянная коллега Уильямс, теперь работающая в отделении Калифорнийского университета в Дэвисе близ Сакраменто. Рядом с территорией университета, сразу за полем, поросшем лещиной, тянется на несколько сотен метров длинный ряд посаженных исследователями высоких кустарников — багряник (Cercis occidentalism калифорнийский жостер (Rhamnus californicaI гринделия мощная (Grindelia robusta), кустарниковый шалфей (род Salvia), бакарис (Baccharis pilulifera). Кустарники находятся на разных стадиях цветения, а крошечные черные пчелы суетятся среди них, перелетая с цветка на цветок. Это пчелы-каменщицы (род Chalicodoma), известные тем, что нередко строят свои глиняные гнезда в сельских деревянных постройках.
За год до этого Кремер и ее группа сообщили о том, что живые изгороди, посаженные вокруг 40 окрестных фермерских полей, привлекают к себе не менее 130 видов диких пчел. На основании имеющихся литературных данных известно, что когда-то Калифорния была родным домом для 1,6 тыс. видов пчел, однако сейчас уже не ясно, сколько из них до сих пор сохранились в природе. Одна из недавних публикаций в журнале Science констатирует, например, что за 120-летний срок штат Иллинойс потерял половину местных видов пчел, по большей части из-за снижения численности дикорастущих видов растений. Еще в одной работе показано, что четыре вида американских шмелей утратили уже 87% своих местообитаний, соответственно сократившись в численности на 96%.
Кремер надеется показать, что зеленые изгороди непросто привлекают пчел (что уже итак понятно), но способствуют увеличению численности и видового разнообразия этих насекомых, вместо того чтобы лишь переманивать их из ближайших окрестностей. «Не исключено, что вы посадите живую изгородь, и она "высосет" всех пчел из окружающего ландшафта, — говорит Лейтен М'Гонигл (Leithen M’Gonigle), сотрудник из лаборатории Кремен, недавно защитивший диссертацию. — Но теперь подумайте: когда у вас зацветают плодовые деревья, захотите ли вы, чтобы ваши живые изгороди оказались более привлекательными для пчел?» Иными словами, «архитектура» восстановления местообитаний для диких опылителей может сильно повлиять на урожаи.
На исследовательской агробиологической станции, принадлежащей отделению Калифорнийского университета в Дэвисе, длиннющими грядками посажены травянистые растения высотой по колено, пустившие корни между правильно организованными рядами кормовых культур, тянущимися до самого горизонта. Здесь Нил Уильямс экспериментирует с разнотравьем — однолетними и многолетними дикорастущими видами из разных ботанических семейств; некоторые из них уже сейчас цветут или зацветают. Разнотравье может быть привлекательным для тех фермеров, которые не захотят связываться с зарослями кустарников на своих полях. Девять видов, представленных в текущем эксперименте Уильямс, — это естественные засухоустойчивые травы, подобранные специально так, чтобы создавать зелень и цвести в течение всего вегетационного периода.
Ученые стараются также выяснить больше о том, как взаимодействуют между собой дикие и домашние пчелы. В одном исследовании, опубликованном в этом году сотрудниками лаборатории Кремен, было сказано, что медоносные пчелы становятся эффективными при опылении миндаля в присутствии двух различных видов диких пчел и синей древесной пчелы (Osmia lignana) — одного из перспективных видов, которому было посвящено исследование. Чем эффективнее работают домашние пчелы как опылители, тем меньше их нужно, чтобы «обслужить» конкретное поле. В настоящий момент исследователи выясняют, не в том ли причина описанного в статье эффекта, что дикие виды оставляют на цветках особый химический «след», который пробуждает в их домашних собратьях большую конкурентную активность.
Все эти дикорастущие травы и живые изгороди напоминают нам этакую пасторальную идиллию с добродушными садоводами, разгуливающими в своих широкополых шляпах. Но какой бы приземленной и наивной эта сцена ни выглядела, восстановление популяций диких пчел на сельскохозяйственных землях может означать начало еще одной агрикультурной революции, которая сделает производство продуктов питания куда более надежным и устойчивым. Пока что не существует ни одного чисто технологического решения для перекрестного опыления растений искусственным способом. В Юго-Восточном Китае, где в результате разрушения местообитаний, неконтролируемого применения пестицидов и хищнической добычи меда пчелы исчезли практически полностью, персиковые и яблоневые сады опыляются теперь вручную рабочими, которые переносят пыльцу с цветка на цветок с помощью особых кисточек. Такое массовое использование рабочей силы совершенно невозможно в условиях Соединенных Штатов, где подобная «технология» сделала бы фрукты запредельно дорогими. Лишь пчелы — не только домашние, но и все их виды вообще — остаются нашей реальной надеждой.
Один из способов ускорить «пчелиную» революцию в сельском хозяйстве— это продвижение инициативы, называемой Программой по комплексному опылению пищевых культур (ICP). Она финансируется Министерством сельского хозяйства США и состоит из серии мероприятий, способствующих поддержке популяции медоносных пчел и дополнению их функций другими видами насекомых. Это включает в себя и расширение площади экологически благоприятных местообитаний, и сокращение использования пестицидов, и внедрение различных природных опылителей. Уже сейчас несколько опробованных диких видов, в частности несколько разновидностей синей древесной пчелы, стали доступны в сельском хозяйстве на коммерческой основе и, вероятно, помогут фермерам восполнить нехватку опылителей из числа домашних пчел.
А началась ICP как идея, витавшая в голове у Руфуса Айзекса (Rufus Isaacs). Будучи штатным энтомологом, занимающимся в Мичиганском государственном университете прикладными исследованиями, связанными с выращиванием голубики и других кустарников рода Vaccinium, этот ученый проводит массу времени среди плодоносящих ягодных кустарников. В поисках методов борьбы с японским хрущиком (Popilliajaponica) и другими вредителями вересковых он начал обращать внимание и на пчел. Там, безусловно, были и медоносные пчелы, но также и многие дикие мичиганские виды пчелиных, такие как шмель Bombus impatiens, виды пчел-андрен (Andrena) с шерстистыми «плечиками», или же маленькая черная цератина (Ceratina), гнездящаяся в тонких полых стеблях растений. Потом Айзекса осенило, что никто, в сущности, не имеет представления о том, сколько именно видов пчел летает среди этих кустов. Так что Джулианна Тьюэлл (Julianna Tliell), в то время аспирантка в его лаборатории, взялась за их систематизацию. Она выяснила, что 112 местных видов пчелиных летают на плантациях голубики вовремя цветения и еще 54 вида появляются здесь до и после того.
Большинство этих местных видов были одиночными насекомыми, у которых каждая особь строит свое собственное гнездо под землей, а не живет социальными группами. Самым массовым видом оказалась андрена (Andrena Carolina)— бурая пчела средних размеров, которая собирает пыльцу только с растений семейства вересковых, включая клюкву, чернику и рододендроны (азалии). Однако, в общем и целом, основная масса видов были генералистами, т.е. опыляющими большой спектр видов растений.
Несколько лет назад Айзекс, подобно Кремен, решил выяснить, каков вклад диких видов в опыление плантаций голубики. В результате исследователи оценили вклад диких опылителей в США как $3,1 млрд ежегодно, а медоносных пчел — примерно $15 млрд в год. Кроме того, Айзекс обнаружил, что на маленьких полях (менее одного акра, т.е. до 0,4 га) дикие виды берут на себя 82% всей работы по опылению, но на больших полях (от 0,6 до 6,5 га) на долю диких видов приходятся лишь 11% опыленных растений. Поскольку основная масса голубики возделывается в Мичигане на крупных полях, Айзекс оценил вклад диких пчел в опыление голубики во всем штате как 12% — и это, по его словам, сильно недотягивает до того, чтобы быть страховкой на случай падения численности домашних пчел.
Но если бы у фермеров были экономические стимулы к тому, чтобы восстанавливать естественные местообитания для диких пчел на залежах, в холодных понижениях, на бедных почвах — и вообще в любых местах, почему-либо непригодных для выращивания голубики, — история была бы совершенно иной. Один из аспирантов Айзекса изучил опыление голубики на пяти плантациях размером до 4 га, где один-два акра отводились под посадку местных дикорастущих травянистых растений в смеси, обеспечивающей постоянное цветение с весны до ранней осени. Это исследование (пока не опубликованное и не прошедшее рецензирования) показало, что процветающее в подобных условиях многообразие диких пчел поднимает урожайность голубики до таких пределов, что фермеры смогли бы окупить стоимость восстановления природных местообитаний всего за три-четыре года. Восстановление местообитаний обойдется, по словам Айзекса, примерно в $600 на акр ($1,5 тыс. на гектар), но у Службы по сохранению природных ресурсов при Министерстве сельского хозяйства США сейчас есть программа стимулирования, которая может покрыть от 50% до 90% упомянутых издержек.
Ученые продолжают упорно искать способы выращивания диких пчел в неволе, однако фермеры могут уже сейчас заняться улучшением опыления своих культур. Гордон Фрэнки (Gordon Frankie), специалист по пчелам из Калифорнийского университета в Беркли, чья лаборатория находится прямо над лабораторией Кремен, уже больше десяти лет занимается вопросом, как создать подходящие для диких пчел местообитания в городских садах. Сейчас он наконец начал внедрение своих знаний в практику. «Здесь невозможен целиком стандартизованный подход, — рассказывает Фрэнки. — Каждое фермерское хозяйство в чем-то уникально, потребности и нужды везде различны. Но идея состоит в том, что, тем не менее, вы сможете придумать свой рецепт для каждого по принципу: сделай то-то, то-то и то-то». На четырех фермах в Брентвуде, штат Калифорния, находящихся в часе езды от Беркли, Фрэнки посадил искусственное сообщество из кустарников и разнотравья вблизи культур черной смородины и вишни. Он надеется организовать целую серию опытов по изучению конкретных ситуаций, встречающихся в растениеводстве: «Здесь плантация на грядках, там фруктовый сад, где-то 10 га, где-то — 59 га». Таким образом он сможет подробно разобраться в нуждах ферм различного типа.
Тем временем, используя данные Кремен, Уильямс и других ученых, неправительственная организация по охране беспозвоночных животных Xerces Society договорилась со Службой по сохранению природных ресурсов о запуске программы по поддержке опылителей. Начиная с 2009 г. специально созданная рабочая группа провела лекции и тренинги среди более 20 тыс. человек — фермеров, представителей Министерства сельского хозяйства США и работников Кооперативной службы внедрения, рассказывая им про то огромное значение, которые имеют для сельского хозяйства дикие пчелы. Эта же группа разработала набор практических рекомендаций для фермеров, как планировать посадки, чтобы привлечь нативные виды опылителей и минимизировать вред от пестицидов.
Ведь, в сущности, устройство фермы, на которой будут вольготно чувствовать себя дикие пчелы, намного более экологически эффективно, чем то, где по-прежнему полагаются исключительно на пасеки. По всему миру жужжат, опыляя цветки, более 20 тыс. видов пчел, и понятно, что подобное сообщество намного более устойчиво к болезням и капризам климата, чем любой отдельно взятый вид опылителей. Кремен уверена: проект с живыми изгородями — только самый первый шаг. Куда серьезней будет задача обустроить крупные фермы, размером до 400 га, чтобы вернуть диких пчел на огромные площади, целиком занятые монокультурами. Исследовательнице видится система, при которой крупные хозяйства разделяются на блоки, где цветение культур происходит в различное время и для опылителей всегда будет достаточно пищи.
С подобной системой некоторые фермеры начинают осваиваться уже сейчас. Фрэнк Маллер (Frank Muller) и двое его братьев выращивают в Калифорнийской долине широкий ассортимент пищевых культур — и традиционными методами, и на основе органического земледелия. Их продукция — консервированные помидоры, маринованные огурцы, вообще все на свете от миндаля до винограда и подсолнечника— поставляется в сетевые супермаркеты, такие как Safeway и Walmart. Маллеры создали у себя местообитания, привлекающие диких пчел, и вдобавок начали устраивать ульи прямо на ферме. «Теперь опылители могут летать у нас когда угодно — с февраля до августа или сентября», — говорит Фрэнк. В будущем фермеры собираются посадить дополнительно такие растения, которые бы давали нектар и в другие месяцы. По поводу пчелиного кризиса Маллер заявляет: «Мы не намерены терять своих пчел. Но для этого нам надо научиться заботиться о них иначе».
И все же такие энтузиасты, как Маллеры, сегодня еще в меньшинстве. Далеко не каждый владелец фермы готов просто так отказаться от давно привычных ему методов ведения хозяйства или же платить деньги, чтобы привлечь больше опылителей, по крайней мере пока кризис пчеловодства не коснется его лично. Но поскольку домашние пчелы продолжают гибнуть все в большем количестве, многие фермеры, вероятно, поменяют свое мнение уже в недалеком будущем.
Лейтен М'Тонигл даже полагает, что пчелиный кризис может оказаться «завуалированным благом», поскольку «он заставляет нас задуматься о том, что нам следует сделать, чтобы производство продуктов питания оставалось бесперебойным. Может быть, пройдет некоторое время, мы оглянемся назад и воскликнем: "А ведь это было правильно — не оставить нам иного выхода, кроме как пересмотреть ценности и заняться восстановлением дикой фауны!"».
Когда я наблюдаю за смешанной компанией домашних пчел и их диких сородичей, снующих взад-вперед среди ярких цветков, украшающих живые изгороди, которые вырастила Клэр Кремен, мне становится гораздо легче понять, что он имеет в виду. Современная система растениеводства была целиком построена с опорой на один-единственный вид насекомых — медоносную пчелу, и за все это время нам ни разу не приходило в головы задуматься о том, что однажды эта система может дать сбой. И все же сейчас мы имеем не только проблему, но и путь к ее решению, пусть даже на первых порах он и не будет усыпан одними розами.
(с) Хилари Роснер