Биологи из Института систематики и экологии животных СО РАН
(Новосибирск), Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН (Новосибирск) и
Института леса им. В.Н. Сукачёва СО РАН (Красноярск) выяснили, что по мере продвижения на север в хвое
лиственницы сибирской на 30–40% уменьшается количество соединений, токсичных для непарного шелкопряда —
распространённого насекомого-вредителя. При этом в листьях берёзы повислой их концентрация практически
не меняется на разных широтах и остается недостаточной, чтобы противостоять шелкопряду. Таким образом
фитохимия растений не будет барьером при распространении вредителя на новые территории, находящиеся
севернее его обычного ареала.
Полученные данные помогут прогнозировать новые очаги
поражения сибирских лесов. Результаты исследования, поддержанного грантами Российского научного фонда (РНФ),
опубликованы в журнале Forest Ecology and
Management.
Гусеница непарного
шелкопряда
Из-за изменения климата ареалы многих видов, в том числе
насекомых-вредителей, смещаются на более северные территории. Например, непарный шелкопряд
(Lymantria dispar) распространяется на север со скоростью до
50 километров за год. Гусеницы непарного шелкопряда, обитающего на территории Сибири, обычно питаются
листьями берёзы повислой — объедая их, вредитель приводит к массовой гибели деревьев. Однако при смещении
ареала насекомое сталкивается с другими видами растений, поэтому его рацион несколько меняется. Так, ученые
выяснили, что непарный шелкопряд может
успешно питаться лиственницей сибирской, что создаёт угрозу вспышек размножения этого насекомого и ускорения
его распространения на север. Однако многие растения вырабатывают защитные соединения,
токсичные для вредителей, благодаря чему могут хотя бы отчасти противостоять повреждению. Поэтому количество
таких соединений важно учитывать при прогнозировании распространения опасных насекомых.
Авторы работы исследовали химические соединения в
листьях берёзы повислой и хвое лиственницы, защищающие растения от поедания вредителями.
Исследователи взяли образцы хвои и листьев с деревьев,
произрастающих в разных районах Западной Сибири, чтобы сравнить, как градиент географической широты влияет
на концентрацию защитных соединений. Самая северная точка сбора образцов находилась возле села Каргасок
Томской области, а самая южная — возле села Завьялово Новосибирской области, на 1000 километров южнее
первой.
Регион, в котором
проводилось исследование, и места сбора образцов хвои и листьев
Авторы оценили содержание в листьях и хвое терпеноидов,
жирных кислот, спиртов и стиролов, токсичных для гусениц непарного шелкопряда. Оказалось, что в хвое
лиственницы из южной популяции содержится почти в четыре раза больше вредных для насекомых
дегидроабиетиновой кислоты и спирта нонакозанола, чем у деревьев из самой северной локации. В то же время у
растений этого вида из северных районов были выше концентрации фитола, фитадиенов и ненасыщенных жирных
кислот, которые могут лишь косвенно влиять на устойчивость растений к вредителям и быть не столь
губительными для гусениц шелкопряда, как дегидроабиетиновая кислота. При этом у берёзы повислой уровни
защитных соединений не зависели от широты, поэтому этот вид можно считать одинаково уязвимым в разных местах
произрастания.
«Наши данные показывают, что при распространении в более
северные широты непарный шелкопряд будет сталкиваться с менее устойчивыми к нему популяциями
лиственницы, что может способствовать расширению его ареала. Устойчивость деревьев важно учитывать при
прогнозировании вспышек насекомых-вредителей и разработки стратегий защиты лесов в условиях изменения
климата. В дальнейшем мы планируем оценить эффективность экспансии непарного шелкопряда в северном
направлении на других континентах, в Европе и Северной Америке, и, если она будет отличаться, то
выяснить причины этих отличий», — рассказывает участник проекта,
поддержанного грантом РНФ, Анна Субботина, младший научный сотрудник
лаборатории экологической физиологии Института систематики и экологии животных СО РАН.
Источник: пресс-служба РНФ.