Ученые рассказали о преимуществах, которые получат некоторые виды насекомых-вредителей от изменения климата
Группа исследователей из Загребского университета и Инновационного центра Никола Тесла опубликовала в журнале Insects 2021 свои выводы по теме «Воздействие изменения климата на сельскохозяйственных насекомых-вредителей». Вот некоторые тезисы.
«Будущие изменения в динамике популяции насекомых зависят от уровня повышения глобальной температуры в ближайшие годы.
Климатические модели предсказывают, что к концу текущего столетия средняя температура на земном шаре увеличится на 1,8–4 ° C.
Физиология насекомых очень чувствительна к изменениям температуры, и скорость их метаболизма имеет тенденцию удваиваться при повышении на 10° C.
В этом контексте многие исследователи показали, что повышенная температура может ускорить развитие и перемещение некоторых видов насекомых, влияя на динамику популяции, плодовитость, выживаемость и географический ареал. Хотя это верно и не для всех насекомых абсолютно. Одно из исследований около 1100 видов насекомых показало, что изменение климата из-за глобального потепления приведет к исчезновению около 15–37% этих видов к 2050 году.
Но в то время как одни виды с трудом адаптируются в новых условиях, другие, наоборот, процветают. И, как ни печально, процветают вредители.
Учитывая распространение и поведение насекомых-вредителей, можно предположить, что насекомые в умеренных зонах будут питаться и воспроизводиться активнее, нежели в тропическом климате, где текущий уровень температуры уже близок к оптимальному для жизнедеятельности насекомых.
Общие последствия глобального потепления для динамики насекомых вредителей включают: расширение географического ареала, повышенная выживаемость зимующих популяций, повышенный риск интродукции инвазивных видов, повышенная частота заболеваний растений, передаваемых насекомыми, из-за расширения ареала и быстрого размножения насекомых-переносчиков, снижение эффективности агентов биологической борьбы, таких как естественные враги и т. д.
Так, при оценке роста популяций вредителей при производстве трех основных зерновых культур в мире (пшеница, рис и кукуруза), ожидаются различные сценарии.
Для пшеницы, которая обычно выращивается в умеренном климате, глобальное потепление ускорит рост популяций вредителей. Для риса, выращиваемого в тропических зонах, возможно, сокращение вредных популяций, а для кукурузы, выращиваемой как в умеренных, так и в тропических регионах, будут неоднозначные последствия – в зависимости от территории производства.
Повышенные уровни CO2 стимулируют фотосинтетическую активность растений, что, в свою очередь, косвенно повлияет и на насекомых. Общей чертой растений, выращиваемых в условиях повышенного содержания CO2, является изменение химического состава листьев. Такие культуры накапливают в своих листьях сахар и крахмал, что снижает вкусовые (для насекомых) качества за счет изменения соотношения C (углерод) к N (азоту).
Азот – ключевой элемент в организме насекомого для его развития, и поэтому повышенная концентрация CO2 приводит к увеличению скорости потребления растений некоторыми группами вредителей, им необходимо потреблять больше растительной ткани, чтобы получить эквивалентный уровень пищи.
Повышенные нормы потребления - это обычная реакция у листогрызущих, таких как гусеницы или жуков, на снижение азота в листьях. Ученые провели эксперимент, в котором соя выращивалась при повышенном уровне CO2 в атмосфере. В начале эксперимента растения сои были на 57% больше повреждены насекомыми, такими как японский хрущик (Popilia japonica Newman), картофельная цикадка (Empoasca fabae Harris), мексиканский бобовый жук (Epilachna varivestis Mulsant) и западный кукурузный жук (Diabrotica virgifera Le Conte), чем соя, выращенная в обычных условиях окружающей среды.
Вывод в том, что измеренное увеличение содержания простых сахаров в листьях соевых бобов простимулировало компенсаторное питание насекомых.
Жара, засуха и осадки
Резкое изменение погоды, когда за жарой следуют дожди, считается одним из симптомов глобального потепления.
При этом, воздействие жары сильнее для надземных насекомых, чем для тех, которые проводят большую часть своего жизненного цикла в почве, в теплоизолирующей среде.
Переменные осадки – благо для почвенных вредителей. Во время изучения последствий обильных летних осадков после засухи на лугопастбищных угодьях ученые отметили угрожающий рост проволочника щелкуна полосатого (Agriotes lineatus L.). Проволочники известны как опасные вредители картофеля, кукурузы, сахарной свекла, и есть прогнозы, что они, вероятно, станут гораздо более серьезной проблемой в будущем.
Продолжительным засухам порадуются короеды, ведь их привлекают растений, испытывающие дефицит влаги. Например, когда растения теряют влагу в процессе транспирации, водяные столбы в ксилеме разламываются и кавитируют, создавая ультразвуковую акустическую эмиссию, которую обнаруживают вредные короеды. Кроме того, в засуху растения более восприимчивы к атакам насекомых из-за снижения выработки вторичных метаболитов, выполняющих защитную функцию.
Теплые зимы – подарок зимующим популяциям, что приведет к раннему заражению и последующему повреждению сельскохозяйственных культур насекомыми-вредителями. Повышение температуры привело к расширению ареала и увеличению выживаемости в течение зимы американской кукурузной совки, она же кукурузный червь (Helicoverpa zea Boddie) и хлопковой совки (Helicoverpa armigera Hubner). Следовательно, эти два вида тоже будут процветать в дальнейшем.
Наконец, фенология вылета тлей может быть точным биологическим индикатором потепления климата. Уже сейчас повышение температуры способствует выживанию зимующих видов тлей в Великобритании, а в некоторых случаях ускоряет начало их вылета на срок до одного месяца. Такие изменения, вызванные потеплением климата, увеличат вспышки тли и вызовут более ранние весенние миграции, давая популяциям больше шансов вырасти до разрушительного уровня в последующий вегетационный период с продолжительным периодом заражения вирусом сельхозкультур.
Что касается инвазивных видов, в их нашествии виновато не только глобальное потепление. Распространение видов в регионы за пределами их первоначального ареала за последнее тысячелетие ускорилось в геометрической прогрессии из-за международных путешествий, глобальной торговой системы и сельского хозяйства.
Конвенция о биологическом разнообразии описывает инвазивные чужеродные виды как самую большую угрозу глобальному биоразнообразию, которая требует больших затрат для сельского хозяйства, лесного хозяйства и водных экосистем. Здесь надо отметить, что лишь небольшая часть инвазивных видов становится устойчивой и представляет экономический вред.
Это часто называют «правилом 10», согласно которому примерно 1 из 10 интродуцированных видов ускользает в окружающую среду, 1 из 10 из этих интродуцированных видов укореняется в окружающей среде и 1 из 10 из этих устоявшихся видов становится экономически опасным вредителем.
Тем не менее, иногда хватит и одного чужестранца для катастрофического ущерба: кактусовая моль (Cactoblastis cactorum Berg) была перенесена с Карибских островов в Мексику во время сезона ураганов 2005 года, где она представляла значительную экологическую и экономическую угрозу более чем 104 видам опунции, 38 из которых эндемичны.
О биоконтроле
Изменение климата, вероятно, окажет серьезное воздействие на численность, распространение и сезонность вредителей и их естественных врагов, что повлияет на степень успеха программ биологической борьбы.
Виды насекомых-фитофагов естественным образом контролируются механизмами сверху вниз (естественные враги) и снизу вверх (доступность и качество растений-хозяев). Температурные изменения могут по-разному влиять на биологию каждого компонента системы, вызывая временную десинхронизацию.
Тля относится к числу насекомых-вредителей, которыми управляют многие естественные виды-враги, такие как паразитические осы, откладывающие яйца в телах тлей, и хищные виды, такие как божьи коровки. Все эти виды подвержены влиянию глобального потепления и могут по-разному реагировать на температурные изменения.
Если естественный враг начинает развиваться при немного более низкой температуре, чем жертва (тля), и развивается быстрее, чем жертва, когда температура повышается, слишком ранняя и теплая весна приводит к его раннему появлению и высокой смертности от недостатка добычи. Когда явление повторится в течение нескольких лет, это может привести к исчезновению естественного врага.
Ожидается, что изменение климата сделает нашествия вредителей более непредсказуемыми и расширит их географический ареал. В сочетании с неопределенностью того, как глобальное потепление напрямую повлияет на урожайность сельскохозяйственных культур, взаимодействие между насекомыми и растениями в экосистемах остается неясным. В распоряжении науки и АПК есть стратегии комплексной борьбы с вредителями, мониторинг климата и популяций насекомых-вредителей и использование инструментов моделирования для прогнозирования».
По статье группы авторов (Сандра Скенджич, Моника Зовко, Ивана Паяч Живкович, Винко Лешич, Дария Лемич), опубликованной на портале www.mdpi.com.
⚡️Следите за новостями Agroexpert в -> Telegram | Viber | Facebook | Instagram | News letter!
