Перевыпас связан с нашествиями саранчи
Современные нашествия саранчи по-прежнему оказывают разрушительное воздействие на сельское хозяйство, особенно в развивающихся странах Азии и Африки.
В исследовании, попавшем на обложку журнала Science 27 января, учёные из Университета штата Аризона и Китайской академии наук показали, что питание насекомых и методы управления сельскохозяйственными землями могут частично объяснять современные вспышки численности саранчи.
Во время вспышки саранча может заселять более 20% поверхности суши Земли, негативно влияя на более чем 60 стран и средства к существованию каждого десятого человека. В этом исследовании, проведённом на Исследовательской станции экосистем степей Внутренней Монголии в Китае, учёные изучали Oedaleus asiaticus — один из двух видов стадной саранчи в Азии. Близкородственный вид, Oedaleus senegalensis, является основным вредителем в Африке.
Исследовательская группа под руководством аспирантки Арианн Сис, в сотрудничестве с учёными Джоном Харрисоном и Джеймсом Элсером, а также студенткой бакалавриата Коллин Форд из Школы наук о жизни ASU, включала китайских исследователей Шугуан Хао и Ле Кан. Финансирование их работы было предоставлено Национальным научным фондом (NSF).
Первоначальные эксперименты команды были направлены на проверку гипотезы о том, что саранча образует стаи, чтобы либо избежать ухудшающихся условий, либо найти лучшие источники пищи. Большинство травоядных, включая насекомых, как считается, ограничены в получении достаточного количества белка. Поэтому исследователи начали с удобрения степных участков азотом. Они ожидали, что добавленный азот повысит уровень белка в растениях, улучшит выживаемость и рост саранчи и остановит её слёживание в стаи.
Они не могли ошибиться сильнее. Саранча, питавшаяся на участках с азотными удобрениями, либо погибала, либо росла медленнее. Озадаченные учёные сделали шаг назад, изучив, какие растения-хозяева предпочитает эта саранча. Результаты показали, что эти саранчи ели растения с более низким содержанием азота, а не с более высоким.
Уже некоторое время было известно, что перевыпас во Внутренней Монголии вызывает эрозию почвы, приводящую к истощению азота в почве и снижению уровня белка в растениях. Обследования команды показали, что сильно выпасаемые участки были заселены гораздо большим количеством саранчи, поэтому учёные сравнили предпочтения и показатели саранчи для растений с выпасаемых и невыпасаемых участков. Примечательно, что саранча предпочитала потреблять растения с низким содержанием азота с сильно выпасаемых участков.
Перенеся исследование в лабораторию и используя химически определённые диеты, учёные далее проверили влияние разного уровня белка и углеводов на темпы роста саранчи. Эти эксперименты подтвердили полевые исследования: саранча Oedaleus сильно предпочитала диеты с низким содержанием белка и высоким содержанием углеводов. Это соотношение составляло примерно одну часть белка к двум частям углеводов — ниже, чем у любого ранее изученного кузнечика. «Эти эксперименты подтвердили, что потребление пищи со слишком большим количеством белка вредно для этой саранчи, что объясняет, почему интенсивный выпас способствует увеличению популяций Oedaleus», — сказал Харрисон.
«Наши результаты соответствуют новой парадигме о том, что виды животных могут сильно различаться по своим пищевым реакциям», — сказала Сис. «Особенно низкое предпочтение белка к углеводам у Oedaleus может объяснить их успех в мире с интенсивным выпасом».
Помимо раскрытия нового понимания старого насущного вопроса, выводы авторов предлагают новые возможности для улучшения стратегий управления земельными ресурсами.
«Наше исследование также показало, что азотные удобрения могут быть недорогим, менее вредным для окружающей среды альтернативным решением для борьбы с этим видом вредителей», — отметила Сис.
«Кто знает? — добавил Элсер. — С учётом большого глобального увеличения атмосферного азота из-за загрязнения воздуха, мы можем найти, по крайней мере, в этом ограниченном смысле, некоторые "хорошие новости". То есть, что азот, осаждаемый из воздуха на степи, может препятствовать будущим вспышкам саранчи».