Фитохимия лиственницы сибирской и березы повислой бессильны против непарного шелкопряда при его расселении на север, выяснили российские ученые.
Биологи из Института систематики и экологии животных СО РАН (Новосибирск), Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН (Новосибирск) и Института леса им. В.Н. Сукачёва СО РАН (Красноярск) установили, что при движении на север в хвое лиственницы сибирской содержание токсичных для непарного шелкопряда — распространенного насекомого-вредителя — соединений уменьшается на 30–40%.
В то же время в листьях берёзы повислой концентрация этих веществ практически не изменяется в зависимости от широты и остается недостаточной для борьбы с шелкопрядом. Это означает, что фитохимия растений не станет преградой для распространения вредителя на новые территории к северу от его привычного ареала.
Полученные результаты позволят предсказывать новые очаги поражения сибирских лесов. Исследование, поддержанное грантами Российского научного фонда (РНФ), было опубликовано в журнале Forest Ecology and Management.
Из-за климатических изменений ареалы многих видов, включая насекомых-вредителей, перемещаются на север.
Например, непарный шелкопряд (Lymantria dispar) продвигается на север со скоростью до 50 километров в год.
Гусеницы этого вида, обитающие в Сибири, обычно питаются листьями берёзы повислой, нанося вред деревьям и вызывая их массовую гибель.
Однако при изменении ареала насекомое сталкивается с новыми видами растений, что влияет на его рацион.
Исследования показали, что непарный шелкопряд может успешно питаться лиственницей сибирской, что создает риск увеличения численности этого вредителя и ускорения его распространения на север.
Многие растения, в свою очередь, производят защитные соединения, токсичные для насекомых, что позволяет им хотя бы частично защищаться от повреждений. Поэтому при прогнозировании распространения опасных насекомых важно учитывать количество таких защитных соединений.
Исследователи проанализировали химические вещества, содержащиеся в листьях берёзы повислой и хвоинках лиственницы, которые помогают растениям защищаться от поедания насекомыми-вредителями.
Исследователи собрали образцы хвои и листьев с деревьев, растущих в различных районах Западной Сибири, чтобы изучить, как географическая широта влияет на уровень защитных соединений. Самая северная точка сбора образцов располагалась рядом с селом Каргасок в Томской области, а самая южная — около села Завьялово в Новосибирской области, находящейся на 1000 километров южнее первой.
Регион, в котором проводилось исследование, и места сбора образцов хвои и листьев.
Авторы провели оценку содержания терпеноидов, жирных кислот, спиртов и стиролов в листьях и хвое, которые токсичны для гусениц непарного шелкопряда.
Выяснилось, что в хвое лиственницы из южной популяции содержится почти в четыре раза больше вредного для насекомых дегидроабиетиновой кислоты и спирта нонакозанола по сравнению с деревьями из самой северной области.
В то же время растения этого вида из северных регионов имели более высокие концентрации фитола, фитадиенов и ненасыщенных жирных кислот, которые могут косвенно влиять на устойчивость растений к вредителям и менее опасны для гусениц шелкопряда, чем дегидроабиетиновая кислота.
У берёзы повислой уровень защитных соединений не зависел от широты, что позволяет считать этот вид одинаково уязвимым в различных местах произрастания.
«Наши данные показывают, что при распространении в более северные широты непарный шелкопряд будет сталкиваться с менее устойчивыми к нему популяциями лиственницы, что может способствовать расширению его ареала. Устойчивость деревьев важно учитывать при прогнозировании вспышек насекомых-вредителей и разработки стратегий защиты лесов в условиях изменения климата. В дальнейшем мы планируем оценить эффективность экспансии непарного шелкопряда в северном направлении на других континентах, в Европе и Северной Америке, и, если она будет отличаться, то выяснить причины этих отличий», - рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Анна Субботина, младший научный сотрудник лаборатории экологической физиологии Института систематики и экологии животных СО РАН.
Пресс-служба Российского научного фонда.
Источник, фото и графика: Российская академия наук.