Как пчёлы превращают нектар в мёд

Дорога от цветка

Собранный нектар попадает в медовый зобик — расширяемый отдел пищеварительного тракта пчелы. Он служит временным вместилищем для груза, который нужно доставить в улей. От отдела, где происходит основное переваривание пищи, его отделяет клапан.^[1]

Вернувшись, сборщица может передать нектар другой пчеле через ротовые органы. Так в работу включаются пчёлы внутри улья. Они принимают принесённый корм и участвуют в его дальнейшей переработке.^[1]

Но медовый зобик оказался интересен исследователям не только как средство перевозки. Возник вопрос — остаётся ли нектар по дороге таким же, каким был в цветке?

В исследовании, опубликованном в 2022 году, учёные сравнили нектар четырёх сортов макадамии с содержимым зобиков пчёл, собиравших его. Концентрация сахаров у пчёл была примерно вдвое выше, чем в цветках. У особей, пойманных при возвращении в улей, она была ещё выше.^[2]

Авторы объяснили это удалением воды через испарение с ротовых органов. По их расчётам, в некоторых случаях до возвращения в гнездо удалялось до 75% первоначальной воды.^[2]

Это результат конкретного исследования на макадамии. Нельзя утверждать, что каждая пчела на любом растении достигает тех же значений. Но наблюдение меняет привычную картину — переработка нектара может начинаться ещё до того, как сборщица окажется дома.

Что пчёлы меняют в составе

Чтобы получить мёд, недостаточно просто убрать воду. При переработке нектара меняется и состав сахаров.

Один из участников этого процесса — фермент альфа-глюкозидаза. Он помогает расщеплять сахарозу на глюкозу и фруктозу. Эти сахара могут присутствовать уже в самом нектаре, поэтому пчёлы не создают всю сладость мёда заново. Они преобразуют то, что получили от растения.^[3]

Откуда берётся фермент, исследователи проверили напрямую. В работе 2004 года они выделили несколько разновидностей альфа-глюкозидазы из организма пчёл и сравнили их с ферментом из мёда. Затем с помощью специфических антител определили, в каких органах находятся эти разновидности.

Фермент, соответствующий обнаруженному в мёде, нашли в глоточных железах пчёл. Результаты поддержали объяснение, что он поступает в собранный нектар с выделениями этих желёз.^[3]

За привычной фразой «пчёлы добавляют ферменты» стоит вполне проверяемый процесс. Можно выделить вещество, сравнить его свойства и установить, где оно образуется.

Куда исчезает вода

Одновременно с изменением сахаров идёт сгущение нектара. В этом участвуют сами пчёлы и условия внутри гнезда. Вода испаряется с жидкости, которую пчёлы обрабатывают ротовыми органами, и из содержимого открытых ячеек. Вентиляция и обмахивание крыльями помогают воздухообмену.^[2]

Можно представить масштаб задачи на условном примере. Если в 100 граммах нектара содержится 20 граммов сахаров, то для получения раствора с 80% сахаров его массу нужно уменьшить до 25 граммов. При сохранении всего сахара потребуется удалить 75 граммов воды.

Это упрощённый расчёт, а не измерение работы отдельной пчелы. Он не учитывает расход сахаров и другие изменения. Но помогает понять, почему созревание мёда требует заметной работы с водой.

Зачем исследовать соты в томографе

Наблюдать за пчёлами на поверхности сот можно. Узнать, как меняется содержимое множества ячеек, сложнее. Если каждый раз забирать пробы, сам исследователь будет вмешиваться в процесс.

В работе 2016 года учёные использовали компьютерную томографию. Плотность сахарного раствора зависит от его концентрации, поэтому по снимкам можно было отслеживать изменения внутри ячеек, не опустошая их.^[4]

Пчёлам предоставляли растворы с разным содержанием сахаров. Это позволяло контролировать поступающий корм, хотя и отличало эксперимент от сбора природного нектара.

Выяснилось, что содержимое многих ячеек перемещалось до окончательного хранения. В ячейках смешивались растворы разной концентрации, а сам будущий мёд мог быть неоднородным. Соты оказались местом продолжающейся переработки, а не просто набором ёмкостей, которые последовательно наполняют.^[4]

Исследователи восстанавливали эти действия по изменениям плотности и наполнения ячеек. Томограф не показывал каждое движение пчелы, зато позволял увидеть результат работы, скрытой внутри сот.

Когда появляется восковая крышечка

Для длительного хранения пчёлы закрывают ячейки с мёдом воском. Но окончание созревания и запечатывание не обязательно происходят строго друг за другом.

В том же исследовании концентрация содержимого продолжала увеличиваться, когда пчёлы уже начинали закрывать ячейку. Авторы предположили, что такое совмещение помогает ограничить обратное поглощение воды из воздуха.^[4]

Для пчелиной семьи всё это имеет практический смысл. Запасы позволяют переживать периоды, когда собрать корм невозможно.^[4] Пчёлам нужно не только принести сладкую жидкость, но и подготовить её к хранению.

Поэтому на вопрос, в какой именно момент нектар становится мёдом, трудно ответить одним действием. Сборщица уже может удалять воду по дороге. Ферменты меняют сахара. В улье продолжаются испарение, смешивание и перемещение содержимого ячеек. Часть процессов идёт одновременно.

Когда мы открываем банку мёда, эта работа уже закончена. Исследования позволяют увидеть хотя бы несколько её этапов — от содержимого зобика пчелы на цветке до изменений внутри почти запечатанной соты.