نقش مهم زنبورها در تولید غذا در جهان

به گزارش مجله خبری نگار، سولفوکسافلور می‌تواند در دوز‌های پایین، ژن‌های مرتبط با تولید تخم در تخمدان زنبور‌ها را مختل کند.

آسیب آفت‌کش‌ها همیشه با مرگ فوری زنبور‌ها مشخص نمی‌شود و ممکن است به شکل کاهش تولیدمثل ظاهر شود.

حفاظت از زنبور‌ها برای حفظ گرده‌افشانی و امنیت غذایی اهمیت زیادی دارد.

خطر بسیاری از آفت‌کش‌ها به‌راحتی قابل مشاهده است. زنبور‌ها پس از عبور از مزارع درمان‌شده با مواد شیمیایی، ممکن است دچار اختلال شوند و بمیرند. در چنین شرایطی، دانشمندان معمولاً می‌توانند علت مشکل را مشخص کنند.

اما برخی مواد شیمیایی مسیر متفاوتی دارند. یک زنبور ممکن است با این مواد تغذیه کند، به کندو بازگردد و ظاهراً بدون هیچ نشانه‌ای به فعالیت خود ادامه دهد.

با این حال، در عمق بدن آن زنبور، سازوکار‌هایی که نسل آینده را تولید می‌کنند ممکن است به‌تدریج خاموش شده باشند.

بیشتر از یک زنبورکش؛ تأثیر پنهان آفت‌کش‌ها

کشاورزان برای کنترل آفات محصولات خود به مواد شیمیایی وابسته هستند. هر آفت‌کش جدید معمولاً با هدف داشتن عملکرد بهتر و آسیب کمتر نسبت به نمونه‌های قبلی معرفی می‌شود.

سولفوکسافلور (Sulfoxaflor) که در سال ۲۰۱۳ معرفی شد، نمونه‌ای از این دسته است.

این ماده برای هدف قرار دادن حشرات تغذیه‌کننده از شیره گیاه، مانند شته‌ها، در محصولاتی مانند سویا و ذرت استفاده می‌شود و در انجام این وظیفه عملکرد خوبی دارد.

اما این ماده برای زنبور‌ها نیز سمی است و همین موضوع نقطه آغاز نگرانی‌های علمی درباره آن است.

اهمیت زنبور‌ها برای امنیت غذایی جهان

زنبور‌ها تنها حشرات موجود در طبیعت نیستند، بلکه نقش مهمی در تولید غذا دارند.

طبق یک بررسی علمی، تقریباً یک‌سوم غذایی که انسان تولید می‌کند به گرده‌افشان‌ها وابسته است. بسیاری از مهم‌ترین محصولات کشاورزی جهان تنها زمانی می‌توانند میوه یا دانه تولید کنند که حیواناتی مانند زنبور‌ها گرده را جابه‌جا کنند.

مشکل اصلی این بود که جزئیات دقیق اثر آفت‌کش‌ها همچنان مبهم باقی مانده بود.

دانشمندان می‌دانستند دوز‌های پایین برخی آفت‌کش‌ها می‌توانند به زنبور‌ها آسیب بزنند.

اما مشخص نبود مصرف مداوم و کم‌مقدار این مواد چگونه درون بدن زنبور تغییر ایجاد می‌کند.

به‌خصوص تأثیر این مواد بر توانایی تولیدمثل زنبور‌ها هنوز یک پرسش باز علمی بود.

بررسی اثر آفت‌کش‌ها روی بدن زنبور‌ها

برای پاسخ به این پرسش، تیمی به سرپرستی Sarah Orr، Ph.D؛ که در آن زمان پژوهشگر فوق‌دکتری در Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) بود، مطالعه‌ای انجام داد.

پژوهشگران به زنبور‌های کارگر به مدت ۲۱ روز مقدار کمی از آفت‌کش سولفوکسافلور را همراه با آب قند دادند.

این حشرات، زنبور‌های خرمایی از گونه common eastern bumblebee (Bombus impatiens) بودند؛ گونه‌ای که یکی از گرده‌افشان‌های مهم در شرق آمریکای شمالی محسوب می‌شود.

بررسی تغییرات سلولی به جای شمارش مرگ‌ومیر

محققان تنها به بررسی تعداد زنبور‌های مرده اکتفا نکردند، بلکه بررسی کردند این ماده شیمیایی چه اثری بر سلول‌های بدن زنبور‌ها دارد.

آنها بافت‌های زنبور‌ها را به‌سرعت منجمد کردند و سپس میزان بیان ژن را اندازه گرفتند؛ یعنی بررسی کردند کدام ژن‌ها فعال یا غیرفعال شده‌اند و میزان فعالیت آنها چقدر تغییر کرده است.

دو بافت بیش از همه مورد بررسی قرار گرفتند:

مغز: بخشی که رفتار زنبور را کنترل می‌کند.

تخمدان‌ها: محلی که تخم‌ها در آن تولید می‌شوند.

پس از آن، مدل‌های رایانه‌ای به پژوهشگران کمک کردند مشخص کنند کدام سیستم‌های زیستی بیشترین آسیب را دیده‌اند.

اختلال ژن‌های تولید تخم در زنبور‌ها

تفاوت میان دو بافت بررسی‌شده بسیار واضح بود. در مغز زنبور‌ها تقریباً تغییر قابل‌توجهی مشاهده نشد، اما تخمدان‌ها داستان متفاوتی داشتند؛ صد‌ها ژن در این بخش تغییر کرده بودند و میزان فعالیت آنها دگرگون شده بود.

مطالعات قبلی نیز نشان داده بودند کلونی‌هایی که در معرض سولفوکسافلور قرار می‌گیرند، در نهایت فرزندان کمتری تولید می‌کنند.

اما چیزی که مشخص نبود، این بود که آسیب دقیقاً در کدام بخش بدن زنبور آغاز می‌شود. یافته‌های جدید نشان دادند بافت تولیدمثل، یعنی تخمدان‌ها، مهم‌ترین بخش آسیب‌دیده هستند.

تأثیر سولفوکسافلور بر تخمدان زنبور‌ها

درون تخمدان‌ها، ژن‌هایی که به ساخت تخم و انجام تقسیم طبیعی سلولی کمک می‌کنند، فعالیت کمتری پیدا کردند.

در مقابل، ژن‌هایی که مسئول انتقال پیام بین سلول‌ها هستند، فعالیت بیشتری نشان دادند.

به عبارت دیگر، ابزار‌های مورد نیاز برای تولید تخم در جایی که زنبور بیشترین نیاز را به آنها دارد، کمتر تولید می‌شدند.

در یک بدن سالم، هر بافت مجموعه‌ای تخصصی از ژن‌ها را فعال می‌کند تا وظیفه مخصوص خود را انجام دهد. پس از قرار گرفتن در معرض سولفوکسافلور، این تخصص سلولی کمتر شد؛ موضوعی که می‌تواند نشان دهد اختلال ایجادشده تنها به تخمدان‌ها محدود نمی‌شود.

تیم تحقیق توانست این تغییرات را به‌طور دقیق اندازه‌گیری کند، اما هنوز مشخص نیست چرا سلول‌ها فعالیت پیام‌رسانی خود را افزایش داده‌اند.

تغییر رفتار زنبور‌ها پس از قرار گرفتن در معرض آفت‌کش

آسیب‌های مشاهده‌شده در سطح ژن‌ها، در رفتار و عملکرد واقعی زنبور‌ها نیز دیده شد.

زنبور‌های کارگری که در معرض سولفوکسافلور قرار گرفته بودند:

تخمدان‌های ضعیف‌تر و رشدنیافته‌تری داشتند.

تعداد تخم‌های بسیار کمتری نسبت به زنبور‌هایی که فقط آب قند سالم دریافت کرده بودند، تولید کردند.

رفتار‌های دفاعی متفاوتی از خود نشان دادند.

این زنبور‌ها سریع‌تر نیش می‌زدند و کمتر احتمال داشت پا‌های خود را به شکل معمول برای رفتار دفاعی بالا ببرند.

همچنین کلونی‌های کوچک این زنبور‌ها آب قند کمتری مصرف کردند و لانه‌هایی با کیفیت پایین‌تر ساختند.

از تغییر ژن تا اختلال در کلونی

محققان ارزشمندترین بخش مطالعه را در ارتباط میان چند سطح مختلف از آسیب‌ها می‌دانند.

تغییر در تعداد محدودی از ژن‌ها، به کاهش تولید تخم، رفتار‌های دفاعی غیرمعمول و در نهایت اختلال در ریتم طبیعی کلونی منجر شد.

این زنجیره از تغییرات، از سطح ژن‌ها تا عملکرد کامل یک

نسل آینده زنبور‌ها بیشترین آسیب را می‌بیند

 حشره و سپس کل کلونی، ارتباطی است که در بسیاری از مطالعات به‌طور هم‌زمان مشاهده نمی‌شود.

یک کلونی زنبور خرمایی برای ادامه حیات خود به نسل بعد وابسته است. بدون تولید زنبور‌های جدید، آینده کلونی نیز از بین می‌رود.

وقتی زنبور‌های کارگر و ملکه‌ها تخم‌های کمتری تولید کنند، تعداد زنبور‌های جدید کاهش پیدا می‌کند و فعالیت‌هایی که این زنبور‌ها در مزارع انجام می‌دادند، کمتر خواهد شد.

Sarah Orr در این باره گفت:

«ما برای گرده‌افشانی موفق به تعداد زیادی زنبور نیاز داریم. اگر آنها نتوانند به اندازه کافی فرزند تولید کنند، گرده‌افشانی کاهش خواهد یافت.».

اما این کاهش فقط داخل کندو باقی نمی‌ماند.

فشار‌های محیطی دیگر بر زنبور‌ها

آفت‌کش‌ها تنها عامل فشار بر جمعیت زنبور‌ها نیستند.

مطالعه‌ای دیگر نشان داده است که موج‌های گرما نیز می‌توانند به زنبور‌ها آسیب بزنند و توانایی آنها برای پیدا کردن غذا و تغذیه را مختل کنند.

این فشار‌های مختلف می‌توانند روی یکدیگر جمع شوند و تأثیر بیشتری بر سلامت زنبور‌ها داشته باشند.

ضرورت تغییر روش آزمایش آفت‌کش‌ها

پیش از انجام این پژوهش، تصویر کلی از آسیب آفت‌کش‌ها بیشتر در سطح کلونی دیده می‌شد:

زنبور‌ها در معرض مواد شیمیایی قرار می‌گرفتند.

تعداد فرزندان کاهش پیدا می‌کرد.

اما عامل دقیق آسیب درون بدن زنبور مشخص نبود.

اکنون پاسخ دقیق‌تری در اختیار پژوهشگران قرار گرفته است.

دوز پایین سولفوکسافلور بیشتر از آنکه به مغز زنبور آسیب بزند، بافت تولیدمثل را تحت تأثیر قرار می‌دهد. آسیب آفت‌کش از ژن‌هایی آغاز می‌شود که مسئول ساخت تخم هستند.

Sarah Orr درباره این موضوع گفت:

«ما به آفت‌کش‌ها برای کنترل آفات محصولات کشاورزی نیاز داریم، اما این مواد می‌توانند به حشرات ضروری و غیرهدف مانند زنبور‌های خرمایی نیز آسیب برسانند.»

آینده کشاورزی به حفظ گرده‌افشان‌ها وابسته است

این یافته‌ها یک شکاف مهم در روش‌های فعلی ارزیابی ایمنی آفت‌کش‌ها را نشان می‌دهند. بسیاری از آزمایش‌های ایمنی بررسی می‌کنند که آیا یک ماده شیمیایی می‌تواند زنبور را به‌طور مستقیم بکشد یا خیر، اما کمتر بررسی می‌کنند که آیا همان ماده می‌تواند به‌صورت پنهانی توانایی تولیدمثل زنبور را از بین ببرد.

اکنون پژوهشگران نقطه مشخص‌تری برای بررسی دارند: تخمدان‌ها و ژن‌های مرتبط با تولید تخم. این بخش‌ها می‌توانند هنگام ارزیابی هزینه‌های زیست‌محیطی یک ماده شیمیایی که برای حفاظت از محصولات کشاورزی طراحی شده است، نقش مهمی داشته باشند.

چالش اصلی این است که از این دانش برای ایجاد تعادل میان دو نیاز مهم استفاده شود:

حفظ بهره‌وری مزارع و کنترل آفات کشاورزی.

حفاظت از گرده‌افشان‌هایی که همین مزارع برای تولید محصول به آنها وابسته هستند.

نتایج این مطالعه در مجله علمی Ecotoxicology and Environmental Safety منتشر شده است.

جمع‌بندی: آفت‌کش‌ها می‌توانند بدون کشتن زنبورها، آینده آنها را تهدید کنند

مطالعه جدید درباره سولفوکسافلور نشان می‌دهد که خطر برخی آفت‌کش‌ها همیشه به شکل مرگ فوری زنبور‌ها ظاهر نمی‌شود.

این ماده شیمیایی می‌تواند با ایجاد تغییر در فعالیت ژن‌های تخمدان، روند تولید تخم را مختل کند و باعث کاهش تعداد نسل‌های بعدی زنبور‌ها شود.

از آنجا که زنبور‌ها نقش مهمی در گرده‌افشانی محصولات کشاورزی دارند، کاهش توانایی تولیدمثل آنها می‌تواند پیامد‌هایی فراتر از یک کندو داشته باشد و بر اکوسیستم و امنیت غذایی تأثیر بگذارد.

شناخت دقیق‌تر اثرات پنهان آفت‌کش‌ها می‌تواند به طراحی روش‌های ایمن‌تر برای کشاورزی آینده کمک کند.

سؤالات متداول درباره تأثیر آفت‌کش‌ها بر زنبور‌ها

آیا سولفوکسافلور زنبور‌ها را مستقیماً می‌کشد؟

سولفوکسافلور برای زنبور‌ها سمی است، اما این مطالعه نشان داد حتی دوز‌های پایین آن می‌توانند بدون مرگ مستقیم، توانایی تولیدمثل زنبور‌ها را کاهش دهند.

چرا تولیدمثل زنبور‌ها برای محیط زیست اهمیت دارد؟

زنبور‌ها از مهم‌ترین گرده‌افشان‌ها هستند و حدود یک‌سوم غذای تولیدشده توسط انسان به گرده‌افشان‌ها وابسته است. کاهش جمعیت آنها می‌تواند گرده‌افشانی محصولات را کاهش دهد.

کدام بخش بدن زنبور بیشترین آسیب را از سولفوکسافلور دید؟

بر اساس این پژوهش، تخمدان‌های زنبور‌ها بیشترین تغییرات ژنتیکی را نشان دادند. ژن‌های مرتبط با ساخت تخم و تقسیم سلولی کاهش فعالیت داشتند.

آیا آفت‌کش‌ها تنها عامل تهدیدکننده زنبور‌ها هستند؟

خیر. عوامل دیگری مانند موج‌های گرما نیز می‌توانند بر توانایی زنبور‌ها برای تغذیه و فعالیت در محیط تأثیر بگذارند.

این پژوهش چه تغییری در آزمایش آفت‌کش‌ها پیشنهاد می‌کند؟

این مطالعه نشان می‌دهد آزمایش‌های ایمنی باید علاوه بر بررسی مرگ‌ومیر مستقیم، اثرات پنهان مواد شیمیایی بر تولیدمثل و عملکرد زیستی زنبور‌ها را نیز بررسی کنند. 

منبع:فوت و فن