В весенних лесах, где синхронизация жизненных циклов играет критическую роль, дубы продемонстрировали неожиданную стратегию выживания, способную кардинально изменить представления о взаимодействии флоры и фауны. Многие насекомые, в особенности гусеницы, появляются на свет именно в тот момент, когда молодые, нежные и богатые питательными веществами листья только начинают распускаться. Такое идеальное совпадение обеспечивает личинкам доступ к ограниченному, но крайне необходимому источнику пищи, позволяя им немедленно приступить к кормлению. Однако, как выяснилось, деревья вовсе не являются пассивными участниками этого процесса.
Исследователи обнаружили, что дубы проявляют удивительную реакцию, когда численность гусениц становится чрезмерно высокой. Если дерево в течение года подвергается сильному поражению вредителями, оно меняет собственный график на следующую весну, задерживая появление листьев примерно на три дня. Для гусениц эта небольшая задержка оборачивается катастрофическими последствиями: когда они вылупляются, листья, от которых они зависят, всё ещё запечатаны внутри почек, и им буквально нечего есть. Эта простая настройка, как показали наблюдения, оказывается чрезвычайно эффективной мерой.
Задержка всего на несколько дней резко снижает выживаемость гусениц, а ущерб, причиняемый деревьям в результате кормления, сокращается примерно на 55 процентов. Об этих выводах, способных перевернуть прежние представления, сообщила международная исследовательская группа на страницах журнала Nature Ecology & Эволюция.
Деревья активно реагируют на угрозы извне
«Тактика продвижения более эффективна для дуба, чем химическая защита, такая как горькие дубильные вещества в листьях», — поясняет доктор Сумен Маллик, постдок Биоцентра Университета Вюрцбурга и ведущий автор исследования. Производство большего количества танинов требует от древесины значительных затрат энергии, что делает временную корректировку гораздо более эффективным инструментом. Исследователь из Вюрцбурга подчеркивает, что это открытие фундаментально меняет прежние представления о наступлении весны в лесу: вместо того чтобы просто реагировать на температуру и погодные условия, деревья могут также корректировать своё время в зависимости от биологических угроз, таких как нашествие насекомых.
Спутниковые данные показывают атрибуты, охватывающие весь лес
Чтобы выявить эти закономерности, исследователи провели масштабное экологическое исследование, объединив традиционные полевые методы с передовыми технологиями дистанционного зондирования. В прошлом учёные полагались исключительно на детальные наземные наблюдения за отдельными деревьями. В данном случае команда контролировала значительную территорию, охватывающую 2400 квадратных километров в Северной Баварии, с помощью радиолокационных спутников Sentinel-1. Эти спутники особенно полезны, поскольку они способны собирать точные данные о кронах деревьев даже сквозь плотный облачный покров.
За пять лет, с 2017 по 2021 год, исследователи собрали 137 500 заключений. Данные имели разрешение 10х10 метров на пиксель, что примерно равнозначно размеру кроны одного дерева. Всего было проанализировано 27 500 запросов на 60 лесных участках, что позволило с высокой точностью подтвердить гипотезу о том, что дубы способны активно манипулировать сроками распускания листвы в ответ на давление со стороны травоядных насекомых.
участках.
В 2019 году активная ключевая возможность наблюдать за этим процессом в действии, поскольку в изменениях вращается крупная вспышка непарного шелкопряда. «Радарные датчики точно зафиксировали, какие деревья были обнажены, и как они отреагировали в следующем году», — сказал он. — говорит профессор Йорг Мюллер, заведующий кафедрой природоохранной биологии и экологии леса Университета Вюрцбурга (Германия) и состарший автор исследования.
Выбор времени в списке эволюционное перетягивание каната
Результаты позволяют объяснить, почему леса не всегда становятся зелеными так рано, как можно предположить при повышении температуры. Это понимание важно для дальнейшего развития, поскольку многие случайные модели фокусируются в основном на таких факторах окружающей среды, как температура, и запускают взаимодействие между растениями и насекомыми.
Тенденции развиваются в балансе. Более теплые условия, связанные с изменением климата, приводят к более раннему росту листьев, во время которого растения поддерживают его. Одним из преимуществ этой стратегии является ее гибкость. Деревья задерживают рост листьев только после факта заражения, что не позволяет насекомым адаптироваться к изменениям в течение определенного времени.
«Это динамическое взаимодействие представляет собой максимальную устойчивость и адаптируемость леса в меняющемся мире», — сказал он. — говорит профессор Андреас Принцинг из Университета Ренны (Франция), другой соавтор исследования. Будущие исследования направлены на изучение этих аспектов еще более подробно.
Участвующие исследовательские учреждения
Помимо наблюдения из Вюрцбургского университета, в этом случае было принято участие ученых в следующих учреждениях:
- Университет Гюттинген
- Институт Тюнена (Федеральный исследовательский центр ветров, лесного хозяйства и рыболовства), Брауншвейг
- Университет Адама Мицкевича в Познаниń (Польша)
- Мюнхенский технический университет
- Университет Лотарингии (Франция)
- Чешский университет наук в Праге (Чехия)
- Институт Юлиуса Кена (Федеральный научно-исследовательский институт культуры растений), Доссенхайм
- Национальный парк Баварский лес
- Национальный центр научных исследований, Университет Ренна (Франция)