Более разнообразные растения — меньше пестицидов

Увеличение разнообразия растений усиливает естественный контроль над насекомыми-вредителями на лугах. Сообщества растений, богатые видами, поддерживают естественных хищников и одновременно предоставляют менее ценную пищу для травоядных. К такому выводу пришла команда исследователей под руководством Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv), которая провела два аналогичных эксперимента в Германии и США. Их результаты, опубликованные в Science Advances, показывают, что увеличение биоразнообразия растений может помочь сократить использование пестицидов в сельскохозяйственных системах за счёт усиления естественного биологического контроля.

Биоразнообразие — биологическое разнообразие всех видов на Земле, их взаимодействий и формируемых ими экосистем — имеет решающее значение для поддержания функций и услуг экосистем на искусственных и естественных лугах. С ростом спроса на продовольствие для растущего населения и интенсификацией сельского хозяйства эти луга также испытывают давление. Насекомые-вредители вызывают потерю примерно 18–26% мирового производства сельскохозяйственных культур, что привело к значительному росту использования экологически затратных пестицидов.

Чтобы исследовать, может ли и как увеличение разнообразия растений естественным образом снизить воздействие вредителей, международная команда под руководством iDiv, Лейпцигского университета (UL) и Йенского университета имени Фридриха Шиллера (FSU) использовала два долгосрочных эксперимента по биоразнообразию лугов в Европе и Северной Америке: Йенский эксперимент в Германии и эксперимент в Сидар-Крик в Миннесоте (США). В течение двух лет учёные собирали данные, что дало глубокое представление о структуре пищевой сети монокультур и богатых видами лугов.

Богатые видами сообщества растений менее привлекательны для вредителей

Исследователи обнаружили, что растения в более разнообразных сообществах теряют значительно меньше энергии из-за насекомых-вредителей. В смесях с высоким разнообразием скорость потребления биомассы травоядными на грамм растительной биомассы была на 44% ниже, чем в монокультурах. Таким образом, на каждый произведённый грамм биомассы растения теряют почти вдвое меньше энергии в сообществах с богатым видовым составом.

На участках с большим разнообразием растений у членистоногих вредителей меньше шансов встретить свой предпочитаемый вид растений, что снижает вероятность их закрепления. Кроме того, предыдущие исследования показали более низкий уровень тканевого белка (азота) в растительных сообществах с высоким видовым богатством, что делает эти растения менее питательными для травоядных.

Хищники выигрывают от увеличения разнообразия растений

Хотя общая биомасса и травоядных, и хищников увеличивалась на богатых видами лугах, хищники выигрывали сильнее: по сравнению с монокультурами их общая биомасса и скорость потребления пищи заметно возрастали. Возможное объяснение: членистоногие хищники, такие как пауки, жуки или осы, получают преимущество от более сложной среды обитания, которая снижает риск быть обнаруженными и съеденными позвоночными хищниками, такими как птицы и млекопитающие.

Таким образом, увеличение разнообразия растений имеет несколько положительных побочных эффектов: по сравнению с монокультурами, сообщества с высоким разнообразием производят больше общей биомассы. Кроме того, естественные враги и концентрация ресурсов действуют согласованно, сдерживая негативное влияние травоядных на растения.

Биоразнообразие растений может ограничивать вспышки вредителей

В отличие от этого, борьба с вредителями, сильно зависящая от инсектицидов, может привести к всплескам их численности, поскольку пестициды могут дестабилизировать сообщества естественных врагов. Эксперименты показывают, что сохранение разнообразия растений даёт множество преимуществ для контроля вредителей, что может сыграть ключевую роль в сокращении использования агрохимикатов и повышении продуктивности растений.