CO2水平上升的程度如何可能导致蜜蜂的抑制

在调查蜂群体的衰落背后的因素时,科学家现在正在引起新的罪魁祸首 - 二氧化碳水平,改变植物生理学和显着降低了花粉的重要来源中的蛋白质。

在史密森尼国家自然历史博物馆,缝在档案文件夹里的黄花植物标本被堆放在金属陈列柜里,从地板一直堆到天花板。植物标本室收藏的这些植物可追溯到1842年,是编目于世界各地植物的500万份历史记录之一。研究人员利用这些黄花植物——一种广泛分布的多年生植物,从夏季到晚秋在北美开花——来研究黄花花粉中蛋白质的浓度,因为它是蜜蜂在晚秋的关键食物来源。

1874年在亚利桑那州收集的黄花植物样本,保存在史密森尼的植物学档案中。

1874年在亚利桑那州收集的Goldenrod样品。史密森NMNH

较新的样本看起来很像较老的几代。但科学家测试了1842年至2014年期间收集的黄花植物花粉含量,发现最近的花粉样品中蛋白质含量减少了30%。当时大气中的二氧化碳浓度从百万分之280上升到百万分之398。蛋白质含量的最大下降发生在1960年至2014年,当时大气中的二氧化碳含量急剧上升。在同一研究中,将黄菊花暴露在280 - 500ppm的二氧化碳水平下的田间试验也显示出类似的蛋白质下降。

100多项以前的研究表明,大气二氧化碳水平升高,降低了植物的营养价值,例如小麦和水稻。但是金色的德罗德研究是上个月发布的,是第一个审查CO2上涨对蜜蜂饮食的影响,其结论令人不安:CO2浓度上升对花粉中蛋白质水平的不利影响可能在全球模具中发挥作用 -通过破坏蜜蜂营养和生殖成功,享受蜂群。

“花粉正成为蜜蜂的垃圾食物,”位于马里兰州的美国农业部研究服务处的植物生理学家Lewis Ziska说,他是这项研究的主要作者。这项研究本身得出的结论是,在二氧化碳浓度飙升的情况下,植物蛋白的下降为花粉和其他植物成分对二氧化碳的敏感性提供了一个“紧迫而引人注目的例子”。

由于大气二氧化碳是植物糖的建筑物,因此通过使植物的淀粉部分生长,升高的二氧化碳水平影响植物生理学通过使植物的淀粉部分变得更快,更大。对于GoldenRod来说,这种增长基本上稀释了植物的总蛋白,而不是将其集中在谷物中,这使得淀粉花粉。

从2006年到2011年,美国管理层的损失平均每年33%。

齐斯卡说:“我知道人们在昆虫身上做过这样的研究:二氧化碳的增加会降低树叶的蛋白质含量,所以昆虫需要吃更多的树叶才能获得同等数量的蛋白质。”“但直到现在,我们还不知道二氧化碳是如何影响花粉中的蛋白质含量的。“这项研究综合了有关蜜蜂的情况和二氧化碳如何影响植物质量的知识,并将这两种截然不同的观点结合在一起。”

许多新的和累积压力是威胁蜜蜂人群。根据USDA的数据,从2006年到2011年,管理蜜蜂殖民地的终身损失每年平均每年33%。养蜂人近年来不得不取代50%的殖民地。螨虫爆发和使用新烟碱蛋白杀虫剂等因素涉及所谓的“菌落塌陷障碍”。

“我不是说了解新烟碱类或瓦螨不重要,但我是说蜜蜂如何应对这些压力可能与它们的营养有关,”Ziska说。“如果我们干扰它们的营养,所有这些其他反应都可能受到影响。”

蜜蜂靠两种食物来维持生命,花蜜和花粉,它们的基本成分是糖和蛋白质。蜜蜂可以寻找到好的花蜜来源,并告诉蜂巢的其他成员在哪里可以找到花蜜。但是蜜蜂对蛋白质没有交流策略。它们无法识别自己摄入的花粉是否是良好的蛋白质来源。到了晚秋时节,当蜜蜂开始为冬天储存食物时,花粉的选择是有限的。

“它不像蜜蜂和本地人有许多不同物种的菜单,”马萨诸塞州的马萨诸塞州威廉姆斯学院的花粉生态学家Joan Edwards说。“因为GoldenRod和Asters是蜜蜂的唯一可用的食物[季节],它限制了他们的适应能力。他们不能转向另一个食物来源。“

有些养蜂人已经转向为蜜蜂种群补充食物,但是像大黄蜂一样的本土蜜蜂没有这个选项,解释了爱德华兹。“本土蜜蜂做了狮子的掠夺份额,”爱德华兹说。“大黄蜂和孤独的蜜蜂为我们的食品提供了自由的生态系统服务。缺乏蛋白质正在威胁到本土粉粉,这具有巨大的公共卫生后果。“大约35%的全球作物产量取决于授粉生产水果,蔬菜,种子,坚果和油。

在史密森尼植物学系列中保留了几十个历史悠久的Goldenrod记录的三个例子。该标本在亚利桑那州,佛罗里达州和阿拉巴马州收集,左右)。科学家最近利用史密森尼档案来衡量花粉中蛋白质的影响受到大气二氧化碳水平上升的影响。

黄花植物的记录保存在史密森学会的植物学档案中。史密森NMNH

与其他叶子不同,这将多叶子弥补其食物中的蛋白质水平,蜜蜂将不需要花粉,但不会根据USDA的Bee实验室的研究领导者基于营养劣势来调整消费。但是,至少一个实验室研究表示蜜蜂可以是营养应激的弹性。通过识别互补类型的花粉来补偿更广泛的饮食的实验室蜜蜂,以补偿营养不平衡 - 类似于素食者平衡豆类和谷物如何获得完整的蛋白质。

“总的来说,粉丝师的饮食因土地退化,农药使用和栖息地破坏而下降,现在他们花粉的蛋白质含量较少,”Pettis说。科学家知道,劣质的花粉具有立即缩短蜜蜂的寿命的立即效果,因为它直接影响蜂殖民地的尺寸和力量,直到春天将存活。缺乏营养可能会改变蜜蜂的行为和活力,并有助于殖民地崩溃和降解粉丝器的健康。

伊利诺伊大学昆虫学教授May Berenbaum说,蜜蜂现在很难获得足够的蛋白质。她说:“几乎可以肯定的是,蛋白质质量的全面下降正在影响蜜蜂。”“和人类一样,良好的营养对蜜蜂的健康至关重要,它能让它们抵御各种健康威胁。”任何表明他们食品质量下降的迹象都令人担忧。”

马里兰大学(University of Maryland)昆虫学副教授戴维·霍桑(David Hawthorne)说,就其本身而言,营养不良的相对影响可能很小,但仍然可能很重要。霍桑说:“这就像被一千拳打死一样。”“尽管蜜蜂面临着所有这些其他压力,但它可能仍然很重要,因为它可能只是压垮蜂箱后背的稻草。”

植物营养质量改变和影响粉丝器的结果表明,跨学科研究领域称为行星健康,已出现评估不断变化的地球和植物和人类健康之间的联系。

Samuel Myers, a senior research scientist at Harvard’s School of Public Health, has published groundbreaking studies on how rising CO2 levels lower the nutritional quality of foods that we eat, like rice, wheat, and maize, which lose significant amounts of zinc, iron, and protein when grown under higher concentrations of CO2. Plant composition depends on a balance between air, soil, and water. As CO2, the source of carbon for plant growth, proliferates quickly in the atmosphere, soil nutrients — such as nitrogen, iron, and magnesium — remain the same. As a result, plants produce more carbohydrates, but dilute other nutrients.

丧风者的丧失将使7100万人进入维生素的缺陷和1.73亿人入叶酸缺乏症。

在一项研究中,迈尔斯估计农作物的营养价值降低将估计为1.8亿人至1.8亿人融入缺锌的新风险。“低水平的微量营养素今天已经是一个巨大的健康负担,人们获得钢铁和锌主要来自这些作物,”迈尔斯说。“随着CO2的上升,它们得到了重大进一步的减少。这是全球营养立场的大问题。“

迈尔斯 - 主任行星健康联盟,一个旨在理解和解决地球变化的自然系统的人类健康影响的新的跨学科财团 - 也建模了粉丝簇的完全下降如何影响人类健康。他认为,粉丝群的丧失将7100万人进入维生素的缺乏(与儿童死亡率相关)和1.73亿人进入叶酸缺乏(与出生缺陷有关)。他投射了22亿人已经缺乏维生素A缺乏严重的缺陷。总体而言,完全粉刷者下降,每年将有140万多年死亡。

现在,新的研究问题正在出现与ZISKA的迈尔斯的研究,以改善在全球化的降低的花粉蛋白质含量以及它是否正在改变蜜蜂种群的营养状况和健康状况的目的,实现了初学者的目标。“人们可以想象尚未发现新的营养影响,”迈尔斯说。“如果它发生在GoldenTod中,就没有理由相信这在其他植物中不会发生这种情况。”

迈尔斯说,行星健康领域的一个核心原则是惊喜元素,Ziska的研究说明了这一点。迈尔斯说:“我们正在从根本上改变支撑全球粮食系统的所有生物物理条件。”“与此同时,生物物理条件的变化比以往任何时候都要快。很有可能会有更多的惊喜接踵而来。这只是我们对正在快速变化的系统中健康变化的理解的冰山一角。”

除了花粉 - 蜂Nexus之外,多元互动环境变化的程度和速度 - 包括全球变暖,生物多样性损失,淡水耗尽,海洋酸化和土地利用变化 - 在人类历史中是前所未有的。188金博网注册就送188“展示粉丝群的损失可能对营养和健康成果产生严重不利影响的研究是环境变化如何破坏人类健康的一个重要例子,”伦敦卫生和热带医学院教授爵士爵士爵士爵士说一封电邮。

研究员Lewis Ziska认为植物将适应和改变升高的大气二氧化碳。但是,他说:“这里有45万种植物,以及其他所有生物都取决于植物作为食物来源的植物来展示在自然历史博物馆。他们正在改变的事实,所有处于前所未有的时间的速率 - 在试图评估整个食物网络正在发生变化时非常出色。“