Растения под двойной угрозой, так как жара ослабляет защитные механизмы культур, и дает прожорливым вредителям очевидные преимущества 

Атаки насекомых усиливаются при повышении температуры, а растения оказываются не в состоянии справиться с двойным ударом от вредителей и возрастающей жары, говорится в недавнем исследовании ученых из Университета штата Мичиган, США, опубликованном в журнале Proceedings.

Исследование подтверждает предыдущие выводы о том, что постоянно теплые и сухие условия способствуют размножению вредных насекомых, увеличивая их популяцию и географический диапазон. Из-за увеличения скорости метаболизма в жару насекомые едят больше и ведут себя активнее.

В связи с быстро растущими температурами, вызванными накапливанием парниковых газов в атмосфере, сельскохозкультуры все чаще сталкиваются с обеими угрозами - экстремальной жарой и вредителями - одновременно.

В 2017 году фермеры в Индии понесли большие потери урожая, по крайней мере, в девяти основных сельскохозяйственных штатах из-за неустойчивого муссона и последующих нападений вредителей.

Ежегодное и в настоящее время продолжающееся заражение саранчой в Африке, Западной и Южной Азии, опустошает фермерские поля. Эксперты считают, что изменение климата может повлиять на районы распространения и циклы размножения саранчовых вредителей. Рост циклонической активности над Аравийским морем вызывает внезапные ливни в некоторых самых засушливых регионах планеты (например, в пустыне Рубаль-Хали на Аравийском полуострове). Жаркие и влажные условия делают Аравийский полуостров идеальным местом для размножения саранчи. В этом году огромный всплеск популяции вызвал раннюю миграцию вредителей с полуострова в сторону Южной Азии, и Пакистан потерял 40 процентов своего общего урожая.

Также растут случаи проникновения «чужеродных», то есть инвазивных видов растений и вредителей в Индию. За последние 15 лет в Индии было по меньшей мере 10 крупных инвазивных нападений вредителей и сорняков. Нашествие кукурузной совки уничтожило почти все кукурузные поля в Индии в 2018 году.

У сельскохозяйственных культур есть определенные естественные защитные механизмы от вредителей и повышения температуры. Когда насекомое кусает растение, оно выделяет гормон жасмонат. Жасмонат запускает реакцию для выработки природных агрохимикатов для защиты культуры.

В тоже время, когда растения испытывают высокие температуры, они поднимают листья повыше от горячей поверхности земли и «потеют» через поры на листьях (устьица) - подобно тому, что мы, люди, регулируем теплообмен через кожу, - вода таким же образом испаряется и охлаждает листья.

По отдельности вышеупомянутые защитные механизмы достаточно эффективны. Тем не менее, быстрое изменение климата представляет собой двойную угрозу.

Ученые из Университета штата Мичиган в США поставили эксперименты на растениях томата, пораженных гусеницами.

Опыты проводились при температуре окружающей среды (28 градусов Цельсия / 18 ° C ночью) и повышенных температурах (38 ° C днем ​​/ 28 ° C ночью), напоминающих условия во время тепловых волн.

Во время жары томаты производили гораздо больше жасмоната, чем обычно, но гусеницам это ничуть не помешало пировать в свое удовольствие.

«Я был шокирован, когда открыл дверцы в ростовые камеру роста, где два набора томатов росли при нормальных и высоких температурах, - рассказал профессор Грегг Хоу.  - Гусеницы в жаркой камере были намного больше и попросту съели растения подчистую».

Ученые выяснили, что высокие уровни жасмоната, которые почему-то не защитили томаты, заблокировали способность растений к самоохлаждению. Авторы отмечают, что они не смогли точно выяснить причину явления. Возможно, растения не хотели открыть устьица и потерять воду из уже раненых листьев, или гусеницы использовали какие-то хитрости, чтобы заставить поры листьев оставаться закрытыми, поскольку горячие листья лучше для роста и развития личинок.

Однако, какой бы не была истинная причина, при потере самоохлаждения растения подвергаются тепловому стрессу.

«Мы увидели, что фотосинтез, благодаря которому сельскохозяйственные культуры производят биомассу, был сильно нарушен в этих растениях, - прокомментировал ведущий автор исследования. - Ресурсы для производства биомассы есть, но почему-то они не используются должным образом, и урожайность снижается».

Хотя выводы ученых основаны на экспериментах, проведенных специально на томатных растениях, подвергающихся нападению гусеницы, аналогичный эффект они ожидают для других видов растений и вредителей.

Работа однозначно показывает, что повышение температуры из-за изменения климата может усугубить стресс для сельскохозяйственных культур несколькими способами. Более активные нападения насекомых, снижение способности растений защищаться и повышение температуры приведут к потерям урожайности.

«Я думаю, что нам еще предстоит оценить неожиданные компромиссы между защитными реакциями и производительностью культур, особенно когда присутствуют другие виды экологического стресса, - сказал Хоу. - Включение защитного ответа может принести больше вреда, чем пользы, если растения сталкиваются с высокими температурами или другими стрессами».

(Источник: www.downtoearth.org.in).