Защитные механизмы деревьев, активированные инвазивными гусеницами, могут навредить местным насекомым

Исследование экологов из Университета Висконсин-Мэдисон, опубликованное в журнале Ecology and Evolution, показывает, что инвазивное насекомое с ненасытным аппетитом может вызывать серьёзные проблемы для любимой местной бабочки, питающейся тем же источником пищи, даже если они никогда не конкурируют за еду напрямую.

С начала 2000-х годов гусеницы непарного шелкопряда, завезённые из Европы, демонстрируют свою прожорливость в Висконсине, полностью объедая листву целых древостоев поздней весной и ранним летом. Вспышки численности непарного шелкопряда носят циклический характер, но гусеницы могут появляться в значительных количествах, казалось бы, из ниоткуда.

Так произошло в 2021 году, когда Рик Линдрот, заслуженный профессор энтомологии, и члены его лаборатории отправились в исследовательский лес из осин дрожащих, посаженных Линдротом в 2010 году недалеко от кампуса. Команда планировала начать исследования, но столкнулась с огромным количеством яйцекладок непарного шелкопряда.

Вместо запланированных экспериментов, учёные решили изучить последствия объедания. Они предположили, что защитные механизмы осины, активированные против инвазивных гусениц, могут необычным образом навредить местным видам, которые эволюционировали, питаясь деревьями с базовым уровнем химической защиты.

"Любое дикое растение защищено от ряда травоядных с помощью нескольких механизмов, и химический — один из важнейших", — говорит Линдрот. "Осины, как и их родственники ивы, производят ряд салицилатоподобных соединений, близких к аспирину, которые действуют как токсины, защищая деревья от многих насекомых".

Поскольку гусеницы непарного шелкопряда заканчивают своё пиршество относительно рано, оголённые деревья производят второй прирост листьев, чтобы накопить достаточно энергии для выживания. В исследовательском участке этот второй полог листвы появился к началу июля.

"Эти деревья усилили свою защиту, — говорит Линдрот. — К середине лета они произвели совершенно новый набор листьев, в которых концентрация защитных химических веществ была в среднем в восемь раз выше".

К этому времени гусеницы непарного шелкопряда окукливаются и превращаются в бабочек. Но именно в середине лета вылупляются гусеницы эффектной местной павлиноглазки полифемы — второй по величине бабочки в Северной Америке.

В лаборатории исследователи кормили одних гусениц полифемы листьями с участка, поражённого непарным шелкопрядом, а других — листьями с участка осин, не тронутых вредителем (расположенного всего в 6 километрах).

• Выживаемость гусениц местной бабочки, питавшихся листьями с высокой концентрацией токсинов, составила менее 18%.
• Гусеницы, питавшиеся листьями с неповреждённых деревьев, имели примерно в четыре раза более высокие шансы выжить до следующей стадии жизни.

"Мы наблюдаем, как инвазивный вид вредит местному — любимой, харизматичной, красивой бабочке — изменяя качество её кормового растения. При этом они никогда не встречаются друг с другом", — говорит Линдрот.

Исследование предполагает, что дефолиация, вызванная инвазивным видом, может повлиять на целое сообщество других организмов через усиление токсичных защитных механизмов растений. Это ещё один фактор, который может способствовать всемирному сокращению численности насекомых.

Результаты также показывают, что, направляя ресурсы на производство химической защиты, деревья снижают рост по сравнению с обычными годами. Это, в свою очередь, снижает способность лесов наращивать древесную массу и связывать углерод, что важно для смягчения изменения климата.

"Осина — самый широко распространённый вид деревьев в Северной Америке. В каждом вашем вдохе есть молекулы кислорода, произведённые осинами. Это очень важный лесной вид, и наблюдать, как эффект от инвазивного насекомого распространяется на всё лесное сообщество через изменение токсичности пищевого ландшафта, — поразительно".