Исследования показывают, что деревья осины, противодействуя нашествию гусениц инвазивного вредителя, вырабатывают защитные вещества в таком объеме, что они могут нанести вред местным насекомым.
Согласно новому исследованию экологов из Университета Висконсин-Мэдисон, опубликованному в журнале «Экология и эволюция», инвазивное насекомое с ненасытным аппетитом может стать причиной серьезных проблем для гигантской и красивейшей местной моли, которая предпочитает тот же источник пищи, — даже если эти двое никогда не конкурируют напрямую за еду. Об этом рассказывает Крис Барнкард в релизе университета.
С начала 2000-х годов гусеницы губчатой моли, попавшей в США из Европы, продемонстрировали свою вредоносность в Висконсине, лишая насаждения деревьев их листьев в конце весны и начале лета. Вспышки губчатой моли то ослабевают, то усиливаются, когда гусеницы могут появляться в значительных количествах, как будто из ниоткуда.
Так было в 2021 году, когда Рик Линдрот, почетный профессор энтомологии, и члены его лаборатории отправились в исследовательский лес осин, которые Линдрот посадил в 2010 году на Арлингтонской сельскохозяйственной исследовательской станции университета. Команда была взволнована началом запланированных исследований после того, как большую часть полевого сезона 2020 года пришлось потерять из-за пандемии COVID.
«Повсюду были скопления яиц губчатой моли. Мы хотели начать некоторые эксперименты, но было слишком много инвазивных насекомых, чтобы продолжать. Не было возможности их удалить», - рассказывает Линдрот.
По счастливой случайности в то лето в лаборатории появилась дополнительная пара рук: Патрисия Фернандес, эколог и профессор, приехавшая по стипендии Фулбрайта из Университета Буэнос-Айреса. Линдрот и Фернандес сформулировали новый план исследований. Они знали, что гусеницы губчатой моли, скорее всего, сожрут все листья на их деревьях, так почему бы не изучить последствия?
Одним из аспектов предыдущей работы Линдрота было изучение того, как различные генетические и экологические факторы формируют способ защиты растений от атак. Исследователи задались вопросом, могут ли защитные силы осины, сплотившиеся против мародерствующих, инвазивных гусениц губчатой моли, нанести необычный вред местным видам, которые эволюционировали, чтобы питаться деревьями с базовыми уровнями химической защиты.
«Любое дикое растение защищено от множества травоядных животных с помощью ряда механизмов, и химия является одним из самых важных. Осины, как и их родственники, ивы, вырабатывают набор салицилатподобных соединений, близких к аспирину, которые действуют как токсины, защищая деревья от многих насекомых», - поясняет Линдрот.
Поскольку гусеница губчатой моли заканчивает кормление относительно рано в период роста осины, на лишенных листвы деревьях появляется вторая волна листьев, чтобы накопить достаточно энергии для выживания (хотя и не обязательно для процветания) в течение зимы и в следующем году роста.
Как и ожидалось, второй зеленый полог листьев появился в начале июля на лесном участке Линдрота. Но резервный урожай листьев отличался по крайней мере в одном важном аспекте.
«Эти деревья усилили свою защиту. К середине лета они произвели совершенно новый набор листьев, в которых в среднем было в восемь раз больше защитных химикатов», - говорит ученый.
К тому времени гусеницы губчатой моли окукливаются и превращаются в моль. Но середина лета также период, когда гусеницы поразительно красивой местной моли полифемус - второй по величине моли в Северной Америке - вылупляются и начинают искать пищу.
Взрослые местные моли-полифемы имеют размах крыльев более 15 см и характерные «глазные» пятна, а их личинки, которые питаются листьями многих из тех же деревьев, что и гусеницы губчатой моли. Автор фото: Рик Линдрот.
В своей лаборатории исследователи кормили часть гусениц полифемы листьями с участка, зараженного губчатой молью, а другую часть — листьями с участка осин, не тронутого губчатой молью (несмотря на то, что деревья росли всего в 6 километрах).
Менее 18% гусениц местной моли, питавшихся листьями с высоким содержанием токсинов, оставшимися после губчатой моли, выжили, в то время как гусеницы полифемы, питавшиеся неповрежденными деревьями, имели примерно в четыре раза больше шансов дожить до следующей стадии жизни.
«Мы видим, как инвазивный вид наносит вред местному виду — любимой, харизматичной, красивой бабочке, изменяя качество ее кормового растения. При этом они никогда не встречаются друг с другом. Вот в чем уникальность этого исследования. И оно предполагает, что дефолиация, вызванная инвазивным видом, может повлиять на целое сообщество других организмов за счет усиления токсической защиты растений. Это исследование выявило еще один фактор, который может способствовать всемирному сокращению численности насекомых», - говорит Линдрот.
Результаты также показывают, что при перенаправлении ресурсов на производство химической защиты рост деревьев замедляется по сравнению с обычными годами. Это, в свою очередь, затрудняет способность лесов осины увеличивать древесную массу и связывать углерод таким образом, чтобы смягчать изменение климат
«Осина — наиболее распространенный вид деревьев в Северной Америке. В каждом вдохе здесь присутствуют молекулы кислорода, вырабатываемые осиной. Это очень важный лесной вид, и наблюдать, как инвазивное насекомое распространяется по лесному сообществу, изменяя токсичность пищевого ландшафта, было поразительным», - заключил Линдрот.
Источник: University of Wisconsin-Madison. Автор: Крис Барнкард. На заглавном фото гусеницы губчатой моли собираются на стволе дерева. Автор фото: Марк Зирден.