Вчені розповіли про переваги, які отримають види комах-шкідників від зміни клімату
Дротяники, попелиця і бавовняна совка вітають глобальне потепління.
Група дослідників з Загребського університету та інноваційного центру Нікола Тесла опублікувала в журналі Insects 2021 свої висновки по темі "Вплив зміни клімату на сільськогосподарських комах-шкідників".
Майбутні зміни в динаміці популяції комах залежать від рівня підвищення глобальної температури в найближчі роки.
Кліматичні моделі пророкують, що до кінця поточного століття середня температура на земній кулі збільшиться на 1,8–4 ° C.
Фізіологія комах дуже чутлива до змін температури, і швидкість їх метаболізму має тенденцію подвоюватися при підвищенні на 10 ° C.
У цьому контексті багато дослідників показали, що підвищена температура може прискорити розвиток і переміщення деяких видів комах, впливаючи на динаміку популяції, плодючість, виживаність і географічний ареал. Хоча це вірно і не для всіх комах абсолютно. Одне з досліджень близько 1100 видів комах показало, що зміна клімату через глобальне потепління призведе до зникнення близько 15-37% цих видів до 2050 року.
Але в той час як одні види насилу адаптуються в нових умовах, інші, навпаки, процвітають. І, як не сумно, процвітають шкідники.
З огляду на поширення і поведінку комах-шкідників, можна припустити, що комахи в помірних зонах будуть харчуватися і відтворюватися активніше, ніж в тропічному кліматі, де поточний рівень температури вже близький до оптимального для життєдіяльності комах.
Загальні наслідки глобального потепління для динаміки комах шкідників включають: розширення географічного ареалу, підвищена виживаність зимуючих популяцій, підвищений ризик інтродукції інвазивних видів, підвищена частота захворювань рослин, що передаються комахами, через розширення ареалу і швидкого розмноження комах-переносників, зниження ефективності агентів біологічної боротьби, таких як природні вороги і т. д.
Так, при оцінці зростання популяцій шкідників при виробництві трьох основних зернових культур у світі (пшениця, рис і кукурудза), очікуються різні сценарії.
Для пшениці, яка зазвичай вирощується в помірному кліматі, глобальне потепління прискорить зростання популяцій шкідників. Для рису, вирощуваного в тропічних зонах, можливо, скорочення шкідливих популяцій, а для кукурудзи, вирощуваної як в помірних, так і в тропічних регіонах, будуть неоднозначні наслідки – в залежності від території виробництва.
Підвищені рівні CO 2 стимулюють фотосинтетичну активність рослин, що, в свою чергу, побічно вплине і на комах. Спільною рисою рослин, вирощуваних в умовах підвищеного вмісту CO 2, є зміна хімічного складу листя. Такі культури накопичують в своїх листках цукор і крохмаль, що знижує смакові (для комах) якості за рахунок зміни співвідношення C (вуглець) до N (азоту).
Азот-ключовий елемент в організмі комахи для його розвитку, і тому підвищена концентрація CO 2 призводить до збільшення швидкості споживання рослин деякими групами шкідників, їм необхідно споживати більше рослинної тканини, щоб отримати еквівалентний рівень їжі.
Підвищені норми споживання-це звичайна реакція у листогризучих, таких як гусениці або жуків, на зниження азоту в листі. Вчені провели експеримент, в якому соя вирощувалася при підвищеному рівні CO 2 в атмосфері. На початку експерименту рослини сої були на 57% більше пошкоджені комахами, такими як японський хрущик (Popilia japonica Newman), Картопляна цикадка (Empoasca fabae Harris), мексиканський бобовий жук (Epilachna varivestis Mulsant) і Західний кукурудзяний жук (Diabrotica virgifera Le Conte), ніж соя, вирощена в звичайних умовах навколишнього середовища.
Висновок в тому, що виміряне збільшення вмісту простих цукрів в листі соєвих бобів простимулювало компенсаторне харчування комах.
Різка зміна погоди, коли за спекою слідують дощі, вважається одним із симптомів глобального потепління.
При цьому, вплив спеки сильніше для надземних комах, ніж для тих, які проводять більшу частину свого життєвого циклу в ґрунті, в теплоізолюючому середовищі.
Змінні опади-благо для ґрунтових шкідників. Під час вивчення наслідків рясних літніх опадів після посухи на лучнопасовищних угіддях вчені відзначили загрозливе зростання дротяника смугастого (Agriotes lineatus L.). Дротяники відомі як небезпечні шкідники картоплі, кукурудзи, цукрових буряків, і є прогнози, що вони, ймовірно, стануть набагато більш серйозною проблемою в майбутньому.
Тривалим посухам порадіють короїди, адже їх приваблюють рослин, які відчувають дефіцит вологи. Наприклад, коли рослини втрачають вологу в процесі транспірації, водяні стовпи в ксилемі розламуються і кавітують, створюючи ультразвукову акустичну емісію, яку виявляють шкідливі короїди. Крім того, в посуху рослини більш сприйнятливі до атак комах через зниження вироблення вторинних метаболітів, що виконують захисну функцію.
Теплі зими-подарунок зимуючим популяціям, що призведе до раннього зараження і подальшого пошкодження сільськогосподарських культур комахами-шкідниками. Підвищення температури призвело до розширення ареалу і збільшення виживаності протягом зими американської кукурудзяної совки, вона ж кукурудзяний черв'як (Helicoverpa zea Boddie) і бавовняної совки (Helicoverpa armigera Hubner). Отже, ці два види теж будуть процвітати надалі.
Нарешті, фенологія вильоту попелиць може бути точним біологічним індикатором потепління клімату. Вже зараз підвищення температури сприяє виживанню зимуючих видів попелиць у Великобританії, а в деяких випадках прискорює початок їх вильоту на термін до одного місяця. Такі зміни, викликані потеплінням клімату, збільшать спалахи попелиці і викличуть більш ранні весняні міграції, даючи популяціям більше шансів вирости до руйнівного рівня в наступний вегетаційний період з тривалим періодом зараження вірусом сільгоспкультур.
Що стосується інвазивних видів, в їх навалі винне не тільки глобальне потепління. Поширення видів у регіони за межами їх початкового ареалу за останнє тисячоліття прискорилося в геометричній прогресії через міжнародні подорожі, глобальну торговельну систему та сільське господарство.
Конвенція про біологічне різноманіття описує інвазивні чужорідні види як найбільшу загрозу глобальному біорізноманіттю, яка вимагає великих витрат для сільського господарства, лісового господарства та водних екосистем. Тут треба відзначити, що лише невелика частина інвазивних видів стає стійкою і представляє економічну шкоду.
Це часто називають "правилом 10", згідно з яким приблизно 1 з 10 інтродукованих видів вислизає в навколишнє середовище, 1 з 10 з цих інтродукованих видів вкорінюється в навколишньому середовищі і 1 з 10 з цих усталених видів стає економічно небезпечним шкідником.
Тим не менш, іноді вистачить і одного чужинця для катастрофічного збитку: кактусова моль (Cactoblastis cactorum Berg) була перенесена з Карибських островів до Мексики під час сезону ураганів 2005 року, де вона представляла значну екологічну та економічну загрозу більш ніж 104 видам опунції, 38 з яких ендемічні.
Зміна клімату, ймовірно, матиме серйозний вплив на чисельність, поширення і сезонність шкідників і їх природних ворогів, що вплине на ступінь успіху програм біологічної боротьби.
Види комах-фітофагів природним чином контролюються механізмами зверху вниз (природні вороги) і знизу вгору (доступність і якість рослин-господарів). Температурні зміни можуть по-різному впливати на біологію кожного компонента системи, викликаючи тимчасову десинхронізацію.
Попелиця відноситься до числа комах-шкідників, якими керують багато природних видів-вороги, такі як паразитичні оси, що відкладають яйця в тілах попелиць, і хижі види, такі як сонечка. Всі ці види схильні до впливу глобального потепління і можуть по-різному реагувати на температурні зміни.
Якщо природний ворог починає розвиватися при трохи більш низькій температурі, ніж жертва( попелиця), і розвивається швидше, ніж жертва, коли температура підвищується, занадто рання і тепла весна призводить до його ранньої появи і високої смертності від нестачі видобутку. Коли явище повторюється протягом декількох років, це може призвести до зникнення природного ворога.
Очікується, що зміна клімату зробить навали шкідників більш непередбачуваними і розширить їх географічний ареал. У поєднанні з невизначеністю того, як глобальне потепління безпосередньо вплине на врожайність сільськогосподарських культур, взаємодія між комахами і рослинами в екосистемах залишається неясним.
У розпорядженні науки і АПК є стратегії комплексної боротьби зі шкідниками, моніторинг клімату і популяцій комах-шкідників і використання інструментів моделювання для прогнозування.
Також читайте: