Көктем сайын ұрықтанған ара аналықтары қысқы ұйқыдан оянып, жаңа ұялар құрады. Қыста олардың жер астындағы паналары көбіне еріген немесе жаңбыр суларымен су астында қалады. 2024 жылы жүргізілген зерттеулерге сәйкес, аралар су астында бір аптаға дейін тірі қала алады. Жақында жасалған тәжірибелер бұл құбылыстың физиологиялық механизмдерін анықтауға мүмкіндік берді.

Қысқы жағдайларға бейімделу

Қоңыржай аймақтардағы қыс көптеген жануарлар үшін үлкен сынақ. Суық пен азықтың жетіспеуі жағдайында жәндіктерде маусымдық бейімделудің ерекше механизмдері қалыптасқан. Соның бірі — диапауза, яғни зат алмасу баяулап, жәндік ұзақ уақыт тамақсыз өмір сүре алатын тыныштық кезеңі. Бұл күйде ағзаға энергия аса қажет емес, көбею мен өсу тоқтайды, бірақ тіршілік ең төменгі деңгейде сақталады.

Ара аналықтарының қыстауы

Ұрықтанған соң болашақ ара патшайымы жерге 15 сантиметрге дейінгі тереңдікте ұя қазып, алты-тоғыз айға ұйқыға кетеді. Колониядағы жалғыз тірі қалатын осы аналық, ал жұмысшы аралар мен еркектері суық түскенге дейін өледі. Жер астындағы пана аяздан қорғайды, бірақ паразиттер, зең, пестицидтер мен еріген немесе жер асты суларынан қауіп сақталады.

Тәжірибелік зерттеулер

Диапаузаға қабілетті жәндіктердің қолайсыз климаттық жағдайларға төзімділігін зерттеу үшін Bombus impatiens аналықтарымен тәжірибелер жүргізілді. Лабораторияда қысқы жағдайлар жасалып, аналықтар топырақ салынған пробиркаларға салынып, тоңазытқышқа қойылды. Конденсация нәтижесінде кейбір пробиркалар суға толып, төрт аналық толықтай су астында қалды. Барлығы тірі қалды.

Кейінгі жүзден астам аналықпен жасалған тәжірибелер аралардың су астында жеті күнге дейін өмір сүре алатынын растады.

Тірі қалудың физиологиялық механизмдері

Су астында тірі қалу механизмдерін анықтау үшін арнайы лабораториялық камералар мен тыныс алу датчиктері қолданылды. Зерттеулер Bombus impatiens патшайымдары су астында да оттегіні тұтынып, көмірқышқыл газын шығаратынын көрсетті. Құрылғылар көмірқышқыл газының аз, бірақ тұрақты бөлінуін тіркеді, ал суда еріген оттегі деңгейі төмендеді, бұл су астында тыныс алудың дәлелі.

Бұл құпия диапаузамен байланысты: осы кезеңде зат алмасу 99%-ға дейін баяулайды, ағза ең аз энергия жұмсайды. Су астында метаболизм одан да төмендейді, сондықтан судан келетін аздаған оттегі тіршілікті сақтауға жеткілікті. Энергия жетіспеуі анаэробты алмасу арқылы өтеледі.

Су астында қалған патшайымдардың тіндерінде лактат (сүт қышқылы) жиналады — бұл оттегі жетіспегенде пайда болатын зат алмасу өнімі. Адамда да осындай механизм ауыр физикалық жүктемеде іске қосылады.

Су астынан қалпына келу

Судан шығарылғаннан кейін ара ағзасындағы лактат деңгейі біртіндеп төмендеп, шамамен жеті күнде қалыпқа келеді. Алғашқы күндері зат алмасу күрт артып, күш жинауға мүмкіндік береді, кейін метаболизм диапаузаға тән деңгейге оралады. Екі-үш күннен соң патшайымдар қозғала бастайды, ал толық қалпына келу бір аптаға дейін созылады.

Су астында тыныс алу механизмі

Қазіргі уақытта аралардың су астында оттегіні қалай алатыны толық анық емес. Кейбір жәндіктер тыныс алу түтіктерін немесе өзімен бірге ауа көпіршігін алып жүреді. Араларда «физикалық желбезектер» деп аталатын — дене бетіндегі түктер ұстап тұратын жұқа ауа қабаты болуы мүмкін деп болжанады. Бұл ауа қабаты дене мен су арасында шекара түзіп, оттегі судан ауа қабаты арқылы тыныс тесіктеріне (стигмаларға), одан әрі трахеяларға өтеді. Көмірқышқыл газы кері бағытта ағзадан суға шығарылады.

Эволюциялық аспект

Аралардың су астында тыныс алу қабілеті олардың эволюциялық тарихымен байланысты. Қазіргі аралардың ата-бабалары 25–40 миллион жыл бұрын пайда болған, сол кезде климат күрт өзгеріп, аралар суық арктикалық және альпілік аймақтарды игерген, мұнда еріген су жиі кездеседі. Сондықтан жаңа жағдайларға бейімделу қажеттілігі туындады.

Зерттеушілердің пікірінше, су астында тыныс алу қабілеті Жердегі 250-ге жуық ара түрінің көпшілігінде кездеседі.

Ғылыми мақала Proceedings of the Royal Society B журналында жарияланды.