Wpływ zmiany klimatu na bazę pokarmową pszczół

W Polsce, w ostatnich kilkudziesięciu latach, coraz mocniej widać wpływ zachodzącej globalnie zmiany klimatu. Rosną średnie temperatury poszczególnych pór roku. Opady coraz częściej pojawiają się w formie krótkotrwałych ulew, rzadziej pada śnieg. Lata bywają bardzo suche. To wszystko przekłada się na funkcjonowanie roślin, a tym samym na wszelkie zależne od nich organizmy – w tym owady zapylające.

Zbyt szybkie zmiany klimatu wpływają negatywnie na wszystkie zapylacze, nie tylko pszczoły miodne.
Fot. Lance Cheung, USDA/flickr (domena publiczna).

Zmiana klimatu w Polsce

W wyniku spalania paliw kopalnych od ponad 200 lat w ziemskiej atmosferze przybywa dwutlenku węgla (CO₂). Jego ilość wzrosła w tym okresie z poziomu około 280 do ponad 410 cząsteczek na milion cząsteczek powietrza.

Taka zmiana wpływa bezpośrednio na fizjologię roślin, ale przede wszystkim – na średnią temperaturę naszej planety. W latach 2009-2018 była ona około 0,91-0,96°C wyższa w porównaniu do okresu 1850-1899, przez co ostatnie lata znajdują się na szczycie tabeli rekordowo gorących lat w historii pomiarów meteorologicznych.

W tym samym czasie temperatura nad lądami w Europie wzrosła jednak dużo więcej: o 1,6-1,7°C [EEA, 2019] (rys. 1). Ocieplenie nie rozkłada się bowiem równomiernie na całej kuli ziemskiej.

Duże różnice występują nie tylko między regionami, ale i porami roku, np. w północnej części naszego kontynentu średnie temperatury zimy rosną szybciej niż okresów letnich. To wpływa chociażby na długość okresu wegetacyjnego. W Polsce w ciągu ostatnich 40 lat wydłużył się on średnio o ok. 10 dni. Są jednak miejsca, gdzie ten wzrost jest dużo większy.

W okolicach Wrocławia, gdzie średnia temperatura roczna wzrosła w okresie 1958-2010 o 1,6°C, jest to prawie 40 dni [Tomczyk i Szyga-Pluta, 2016, Langowska 2017].

Wydłużanie sezonu wegetacyjnego wynika w dużej mierze z przesuwania się terminu, w którym przyroda budzi się do życia po zimie. Obserwacje z Europy z ostatnich kilkudziesięciu lat pokazują, że rośliny i zwierzęta zaczynają swoje aktywności wiosenne coraz wcześniej: średnio około 4-5 dni na każdy 1°C wzrostu średniej temperatury.

W niewielkim stopniu opóźnia się też koniec wegetacji [Feehan, 2009, EEA, 2016, Sulikowska, 2016].

Rysunek 1. Trendy temperatur w Europie pomiędzy 1960 a 2017 rokiem. Obrysowane prostokąty wskazują miejsca, gdzie znajdują się co najmniej 3 stacje pomiarowe. Znaczący długoterminowy trend (5%) jest zaznaczony kropką. Źródło: Europejska Agencja Środowiskowa

Choć wydłużenie sezonu wegetacyjnego wydaje się na pierwszy rzut oka czymś korzystnym w przypadku rolnictwa, to sytuacja nie jest tak prosta. Produkcję rolniczą ograniczają bowiem inne czynniki np.: dostępność wody. W Polsce już teraz obserwuje się wzrost częstotliwości występowania silniejszych susz, a prognozy wskazują na pogarszanie się sytuacji przy dalszym wzroście globalnej temperatury. Do tego wyższe temperatury mogą sprzyjać różnym szkodnikom i chorobom roślin. Część upraw staje się przez to mniej opłacalna, pojawiają się za to inne. To, wraz ze zmianami zachodzącymi w przypadku dziko rosnących roślin, ma oczywiście wpływ na bazę pokarmową pszczół.

Zmiany w kwitnieniu

Wiele badań wskazuje, że zmiana klimatu wpływa na czas kwitnięcia roślin. Wyższe temperatury wiosną mogą skrócić czas kwitnięcia jednych gatunków, a przyspieszyć zakwitanie kwiatów wczesnej i późnej wiosny. Obserwacje prowadzone od lat 60. w Niemczech pokazują na przykład, że wiśnie i jabłonie zaczynają kwitnąć około 2 dni wcześniej każdej kolejnej dekady [EEA, 2016].

W ten sposób okresy kwitnięcia roślin będących wiosennymi źródłami nektaru mogą się na siebie częściowo lub całkowicie nałożyć (np.: drzewa owocowe i mniszek lekarski). Ponieważ wczesna wiosna to na ogół okres ograniczonych źródeł pokarmu, nadmierna jego podaż może spowodować, że pszczoły zaczną szykować się do rójki, co obniża produkcję miodu [Langowska 2017].

Ocieplenie klimatu może jednak także paradoksalnie opóźnić kwitnięcie pewnych ważnych dla zapylaczy roślin: dotyczy to tych gatunków, które wymagają wernalizacji (przechłodzenia) [Byers i Chang, 2017].

Jeśli więc jedne rośliny zakwitną wcześniej, a inne później niż zazwyczaj, może to wywołać okresowy problem dostępności pokarmu dla pszczół. Rozminięcie się terminów aktywności owadów i kwitnięcia roślin wpływa w największym stopniu na przeżywalność czy liczbę potomstwa wyspecjalizowanych, dzikich gatunków pszczół.

Badania przeprowadzone na murarkach pokazały, że kilkudniowy brak kwiatów odbija się negatywnie na ich sukcesie reprodukcyjnym [Cook, 2012, Morton i Rafferty, 2017, Schenk, 2017, Kehrberger i Holzschuh, 2019]. Ocieplanie klimatu powoduje, że taki brak synchronizacji między kwitnięciem roślin a pojawianiem się zapylaczy jest coraz częściej obserwowany (rys. 2).

Owady reagują bowiem szybko na wiosenne podniesienie temperatury, dla roślin sygnałem do kwitnięcia jest natomiast średnia temperatura powietrza w dłuższym okresie [Kjøhl 2011, Byers i Chang, 2017].

Wysokość temperatur powietrza latem i jesienią oraz zjawiska takie jak susze czy fale upałów mogą za to istotnie wpływać na przesunięcie terminów początku fenofaz jesiennych.

Zmiany czasu kwitnięcia gatunków wczesnej i późnej jesieni mogą oznaczać dla części zapylaczy problemy ze zdobyciem odpowiedniej ilości pożywienia przed zimą czy z wychowaniem młodych pszczół będących warunkiem dobrego przezimowania [Currie, 2014].

Przesuwanie okresów kwitnięcia różnych roślin może być także niekorzystne dla pszczelarzy zajmujących się produkcją miodów jednogatunkowych [Langowska 2017].

Poszkodowane są również rośliny, ponieważ maleje ilość odwiedzin kwiatów przez owady, a tym samym efektywność zapylania [Morton i Rafferty, 2017, Kehrberger i Holzschuh, 2019].

Rysunek 2. Zmiana klimatu może wpłynąć na warunki podczas rozwoju rodzin pszczół miodnych na wiosnę (1), przesunąć termin największej podaży nektaru, przez co może się on rozminąć z okresem największej liczebności kolonii (2), wpłynąć na dostępność pożywienia podczas okresu przygotowania do zimowania (3).
Źródło: Currie, 2014

Helophilus trivittatus na nawłoci kanadyjskiej. Fot: gbohne/flickr Licencja: CC BY-SA 2.0 Fot. Guido Bohne

Mniej odżywczy pyłek

Ponieważ wszystkie pszczoły, zarówno dzikie, jak i udomowione, pozyskują energię i składniki odżywcze z kwiatów, to każdy czynnik, który wpływa na fizjologię roślin na szeroką skalę, może odbić się potencjalnie na zdrowiu pszczół w dłuższym czasie.

Oprócz wyżej opisanego oddziaływania wyższych temperatur zaobserwowano, że sam rosnący poziom dwutlenku węgla może wpływać na opóźnianie zakwitania roślin, a dodatkowo powodować, że kwiaty są ogólnie mniejsze i mają mniej nektaru.

Ponadto temperatura powietrza i stężenie CO₂ w atmosferze wpływają na rodzaj i koncentrację cukrów w nektarze [Hoover, 2012, Byers i Chang, 2017].

Deficyty wody w glebie, wynikające ze zmiany wzorców opadowych, mogą przyspieszać koniec produkcji nektaru w kwiatach, natomiast silne ulewy – niszczyć kwiaty czy ograniczać aktywność pszczół [Langowska 2017].

Choć nektar to podstawowe źródło energii dla kolonii, to pyłek jest źródłem białka i zaspokaja zapotrzebowanie na tłuszcze, witaminy czy minerały potrzebne larwom do rozwoju. Pyłek z poszczególnych roślin bardzo różni się pod względem zawartości składników odżywczych, do tego tylko mała jego ilość jest gromadzona w kolonii w danym czasie.

Każde więc zaburzenie jego jakości czy dostępności może odbić się niekorzystnie na pszczołach – wiele badań wykazało, że słaba jakość pyłku ma negatywny wpływ na długość życia dorosłych owadów. Okazuje się, że zmiany zachodzące w ziemskiej atmosferze bezpośrednio wpływają na wartość odżywczą pyłku roślin.

Wykazały to m.in. badania nawłoci kanadyjskiej zespołu Lewisa Ziska. Naukowcy wybrali ten gatunek, ponieważ w północnych szerokościach geograficznych, zarówno Ameryki Północnej, jak i Europy, jakość pyłku roślin, którymi żywią się pszczoły jesienią, jest szczególnie ważna dla przetrwania zimy.

Nawłoć jest jedną z roślin, które długo kwitną na jesieni i stanowi ważny pożytek pszczeli także w Polsce (nawłoć kanadyjska jest u nas jest gatunkiem inwazyjnym) [Langowska 2017]. Okazało się, że wzrost stężenia CO₂ w atmosferze powoduje, że z dekady na dekadę maleje koncentracja białek w pyłku nawłoci.

Wynika to ze zwiększania stosunku C:N (węgla do azotu) w całej roślinie. Roślina rośnie szybciej i jest większa dzięki efektowi „nawożenia” CO₂, ale stężenie w niej składników odżywczych ulega w ten sposób „rozwodnieniu” [Ziska, 2016].

Zjawisko to jest obserwowane w przypadku wielu roślin, także uprawnych, spożywanych przez ludzi np.: ryżu. Takie zmiany wartości odżywczych pyłków różnych gatunków roślin, nakładające się na większą zmienność i nieprzewidywalność pogody, mogą stanowić spore wyzwanie dla odpowiedniego zarządzania ulami.

Do tego zmiana klimatu wpływa, także poprzez zaburzanie interakcji zapylacze – kwiaty, na skład gatunkowy naturalnych czy półnaturalnych zbiorowisk roślinnych oraz na to, czym obsiewane są pola. W wielu miejscach produkcja roślinna jest przestawiana na uprawy słabo lub w ogóle nienadające się na źródło pożywienia dla pszczół, w Polsce jest to np. kukurydza [Currie, 2014].

Wielu badaczy wskazuje, że kiepskiej jakości dieta (także mało zróżnicowana) może osłabiać układ odpornościowy owadów, prowadząc do tego, że ich organizmy gorzej radzą sobie z pasożytami (np. Varroa destructor) czy są bardziej podatne na szkodliwy wpływ pestycydów [Goulson 2015, Ziska, 2016].

Fot. NRCS, Robert Hathorne /flickr, licencja CC BY-ND 2

O ile więc ogólnie wyższe temperatury, wydłużając sezon, mogą pozwolić na pozyskiwanie większej ilości miodu, to ogólny wpływ ocieplenia klimatu na dobrostan pszczół nie jest już tak oczywisty. Pszczoła miodna jest gatunkiem odpornym, mobilnym, który może korzystać z różnych źródeł pokarmu.

Pozwala to sądzić, że, szczególnie z pomocą ludzi, będzie w stanie dobrze stawić czoło problemom związanym ze zmianą klimatu. W dużo gorszej sytuacji są pszczoły dzikie, często dość wąsko wyspecjalizowane. Pogarszająca się jakość pokarmu wpłynie jednak negatywnie na wszystkie gatunki zapylaczy.

Brak synchronizacji pomiędzy aktywnością owadów i czasem kwitnięcia roślin odbije się niekorzystnie na bioróżnorodności, ale może także przynieść wymierne straty gospodarcze: wartość usług zapylania, które zapewniają pszczoły, jest szacowana na trzydziesto-, a nawet stokrotność wartości produkowanego przez nie miodu i wosku [Kjøhl 2011, Langowska 2017, Kehrberger i Holzschuh, 2019]. Choć więc ocieplenie klimatu może oznaczać pewne korzyści dla rolnictwa, takie jak dłuższy sezon wegetacyjny, to zaburza skomplikowaną sieć powiązań między owadami a roślinami, powodując, że i jedne i drugie muszą dostosowywać się do nowych warunków. Wymieranie gatunków trzmieli w Europie czy zmniejszanie produkcji nasion u różnych roślin pokazuje zagrożenia wynikające z nieudanej adaptacji do zmian [Goulson 2015].

Ograniczenie tempa ocieplania klimatu, przez zmniejszanie emisji gazów cieplarnianych, może więc przynieść korzyści pszczołom i innym zapylaczom, dając im więcej czasu na przystosowanie się do nowych warunków życia [Feehan, 2009, Byers i Chang, 2017].

Anna Sierpińska
popularyzatorka nauki, specjalizacja: wpływ zmiany klimatu na środowisko przyrodnicze. Związana od kilku lat z portalem „Nauka o klimacie” (www.naukaoklimacie.pl)

Zamów prenumeratę czasopisma "Pasieka"