Исследование реакции насекомых на краткосрочные климатические события
Проект CLIMINSECTS изучает влияние изменчивости климата (краткосрочных колебаний температуры) на насекомых, что часто упускается из виду по сравнению с долгосрочными трендами.
Почему важна изменчивость для насекомых?
- Экстремальные события: Глобальное потепление увеличивает частоту волн жары — внезапных, но значимых событий.
- Короткая жизнь: Насекомые имеют короткий жизненный цикл, поэтому даже кратковременные экстремальные события сильно влияют на их жизнедеятельность.
- Ежедневные колебания: Для насекомых более актуальны суточные изменения температуры, а не годовые или месячные средние.
- Эволюционный потенциал: Изучение вариативности реакции между особями помогает понять потенциал для эволюционных изменений.
Ключевые исследовательские вопросы
- Как другие стрессоры (голод, старение) влияют на термотолерантность насекомых?
- Как температурный опыт на разных стадиях жизни (личинка vs взрослая особь) влияет на устойчивость к экстремальным температурам, выживаемость и размножение?
- Уменьшается ли размер тела насекомых в ответ на глобальное потепление, как у некоторых млекопитающих и птиц?
Методология исследования
- Лабораторные эксперименты с мучными жуками (flour beetles): изучение влияния различных температурных режимов, голода, старения и повторяющихся тепловых стрессов на поведение, физиологию и жизненные показатели.
- Анализ исторических коллекций Тель-Авивского университета (около 100 лет сборов) для проверки гипотезы об уменьшении размера тела.
- Изучение хищных насекомых (муравьиные львы и др.) для оценки влияния климата на поведение, включая сравнение особей из разных климатических регионов Израиля.
Основные результаты
- Термотолерантность ухудшается с возрастом и голоданием, но эффект голода обратим.
- Температурные условия на стадиях роста и взрослой жизни по-разному (иногда противоположно) влияют на термоустойчивость.
- Повторяющийся тепловой стресс переводит насекомых в «энергосберегающий» режим: снижается активность и размножение, но повышается устойчивость к новым стрессам. Этот эффект переносится на потомство, которое становится мельче.
- Размер тела, вероятно, не уменьшается в ответ на изменение климата, в отличие от данных по млекопитающим и птицам. Высокая фенотипическая пластичность насекомых, по-видимому, полностью смягчает потенциальные эффекты потепления.
Эволюционные перспективы и последствия
Насекомые демонстрируют высокую пластичность в ответ на изменения. Краткосрочные условия могут оказывать значительное и разнообразное влияние. Предполагается, что благодаря этой пластичности насекомые могут пережить изменения достаточно хорошо.
Косвенные последствия климатических изменений для насекомых могут включать:
- Нарушение синхронизации (фенологии) между цветением растений и их насекомыми-опылителями.
- Изменение ареалов распространения видов (наиболее уязвимы виды с ограниченным ареалом, плохой расселительной способностью или обитатели холодных зон).
- Ускорение роста и возможность инвазии в новые местообитания из-за потепления.
- Потенциальный рост численности вредителей, так как стресс у растений может снизить выработку защитных биохимических соединений.