Новые поколения насекомых пожирают леса Земли. Люди помогли их развести — можем ли мы помочь остановить их? https://nautil.us/the-invasion
Однажды, около 60 миллионов лет назад, маленький мотылек-листорез приземлился на древнее платановое дерево, чтобы отложить яйца в его листьях. Личинки росли, уютно устроившись в удобном укрытии, похожем на спальный мешок, сделанный между тонкими слоями листа. Вылупившись, они прогрызали себе путь на поверхность и уходили, чтобы увековечить своих сородичей. Большая часть изжеванных листьев кружилась на земле, вскоре разлагаясь.
Но этот лист, наряду с несколькими другими счастливчиками, был предназначен для чего-то другого, невообразимого подвига, граничащего с бессмертием. Когда он упал, этот лист либо глубоко погрузился в грязь, либо был унесен разлившейся рекой, которая похоронила его в слоях отложений. Там, спрятанный от кислорода и бактерий, которые могли бы закончить то, что не сделали личинки, он выживал в течение тысячелетий, превращаясь в окаменелость. Он лежал там, спрятанный в безвестности, пока однажды ученый Лорен Азеведо-Шмидт, работавшая над раскопками таких реликвий, не обнаружила его на ископаемом слое в Южном Вайоминге.
Неужели люди непреднамеренно произвели на свет супер-насекомых?
Азеведо-Шмидт вырвал лист из скалы палео-киркой и высек его из каменной плиты. В своей лаборатории в Университете Вайоминга, где она работала над докторской диссертацией, она поместила окаменелый лист под микроскоп и исследовала останки доисторических личинок, отметив нанесенный ущерб — круглые, похожие на отверстия карманы, в которых жили существа. Затем она добавила этот образец к существующей коллекции изжеванных и поцарапанных древних листьев, которая к концу ее докторской работы составила настоящий лес: 77 763 экземпляра.
В этом “каменном лесу” Азеведо-Шмидт и ее руководитель, палеоэколог Эллен Д. Куррано, задокументировали различные типы повреждений листьев — концепцию, которую они описывают как “разнообразие повреждений”. Они обнаружили семь типов миниатюрных прореживаний, от дырок до желчных пузырей и пирсинга. Затем они сравнили повреждения листьев, нанесенные доисторическими насекомыми, с разрушениями, произведенными существами нашей эры. Результаты оказались совсем не такими, как они ожидали.
Они обнаружили, что по сравнению с насекомыми позднего мелового периода — около 67 миллионов лет назад — современные насекомые наносят растениям беспрецедентный ущерб. Более свежие листья, собранные вручную в современных лесах и в существующих гербариях — Смитсоновском центре экологических исследований в Мэриленде, Гарвардском лесу в Питершеме, Массачусетс, и Ле Сальва в Коста—Рике — были более изжеванными, проколотыми и деформированными, чем те, что были много веков назад.
По сравнению с доисторическими листьями, современные также имели тенденцию быть искореженными в большем количестве способов. У них также была большая “частота повреждений”, что означало, что в недавних образцах было гораздо больше изжеванных и деформированных листьев, чем в древних. Эта закономерность усилилась в прошлом столетии, намекая на то, что промышленная революция сыграла свою роль.
“Разница в повреждениях от насекомых между современной эпохой и окаменелыми летописями поразительна”, — говорит Азеведо-Шмидт, ныне аспирант-исследователь в Университете штата Мэн. Они также обнаружили, что за последнее столетие уровни ущерба быстро увеличивались. Вероятность повреждения образцов гербария начала 2000-х годов насекомыми была на 23 процента выше, чем у образцов начала 1900-х годов.
Это резкое различие в уровнях травоядности, как это называют исследователи, было особенно странно наблюдать, учитывая недавние опасения по поводу сокращения популяций насекомого1 и опасения по поводу апокалипсиса смертности насекомых.2 “Было очень удивительно обнаружить такие беспрецедентные уровни ущерба, несмотря на повсеместное сокращение численности насекомых”, — говорит Азеведо-Шмидт.
Их выводы, опубликованные в октябре этого года в Proceedings of National Academy of Sciences, добавляют новый зловещий поворот в экологическую судьбу растений и деревьев.3 Сегодня леса нужны нам больше, чем когда-либо, для поглощения углерода и преобразования углекислого газа в кислород для борьбы с изменением климата. Но страны уничтожают леса, чтобы освободить место для откормочных площадок для животных. Лесозаготовительные компании круглосуточно используют бензопилы, чтобы поставлять древесину для домов, мебели, гитар, бумаги и так далее. Такие деревья, как могучий голландский вяз, вырубаются из-за пандемии болезней. И теперь появляется возможность того, что наша эпоха порождает рои супер-насекомых, которые прокладывают себе путь через леса.
“Как и все хорошие исследования, это открыло множество других вопросов”, — говорит Райда Крелл, которая изучает взаимодействие насекомых и растений в Университете штата Западный Коннектикут. Если бы команда обнаружила, что в прошлом насекомые уничтожали растения с такой же скоростью, это означало бы, что, поскольку леса пережили это в прошлом, насекомые вряд ли уничтожат их сейчас, говорит она. “Но вместо этого мы оказываемся в очень неопределенном месте”.
Азеведо-Шмидт и ее коллеги не имеют окончательных ответов о том, как мы сюда попали, но они предлагают несколько теорий, основанных на сложном взаимодействии изменения климата, инвазивных видов, эволюции, загрязняющих веществ и селективного давления.
Возможно, существует некая сила, например, связывающая изменение климата с более прожорливыми насекомыми. Действительно, ученые связали потепление погоды с увеличением потерь урожая от насекомых.4 Но, просматривая рок-альбом, эта динамика не объясняет полной картины, говорит Каррано. Период палеоцена, из которого было собрано много образцов, был настолько теплым, что сегодняшний Вайоминг был домом для пальм и крокодилов. Более того, в течение периода, из которого были взяты образцы ископаемых листьев, температура и уровень углекислого газа многократно повышались, но листья той эпохи были значительно более неповрежденными. “Таким образом, если бы повреждение насекомыми контролировалось только повышением температуры и увеличением содержания CO2, мы должны были бы увидеть всплески травоядности”, — говорит Азеведо-Шмидт. “Но мы этого не видели”. Это означает, что некоторые другие факторы делают современных насекомых более хищными.
Смотрим ли мы в унылое, безлистное будущее?Другой возможностью является недавнее стремительное перемещение видов насекомых. После промышленной революции люди начали путешествовать гораздо шире, чем когда—либо прежде — сначала на лодках и поездах, а позже на автомобилях и самолетах. Они начали переносить и распространять — иногда случайно, но во многих случаях намеренно — растения, животных и насекомых в новые места, способствуя распространению инвазивных видов, которые часто уничтожали местные растения в большем масштабе, чем насекомые, которые сосуществовали с этими растениями веками раньше.
Эволюционная динамика между растениями и их поедателями также благоприятствует последнему. Деревья развиваются медленно, в то время как насекомые делают это гораздо быстрее. Деревья растут десятилетиями, а некоторым может быть и столетия, поэтому они не особенно гибки, когда дело доходит до изменений. Но жуки, с их обычно короткой продолжительностью жизни, гораздо лучше адаптируются к изменениям окружающей среды, таким как температура или новый источник пищи. В этой гонке за выживание “растения просто не могут угнаться”, — говорит Азеведо-Шмидт, оставляя их открытыми для усиления хищничества, особенно если что-то меняется в окружающей среде.
В конечном счете, мы также могли бы еще более напрямую заряжать баги. С помощью пестицидов, инсектицидов и других токсичных химикатов, которые мы используем для уничтожения нежелательных существ, которые либо уничтожают наши посевы, либо иным образом досаждают нам, мы убиваем слабаков. Выжившие — это супер-существа с супер-аппетитами. Это явление похоже на супербактерии микробного мира — чем больше антибиотиков мы используем, тем более стойкие микробы мы размножаем. “Пестициды заставляют меня очень нервничать, потому что они оказывают избирательное давление, делая насекомых очень, очень прожорливыми”, — говорит Азеведо-Шмидт. Хотя мы не знаем, могут ли пестициды влиять на голод насекомых и как именно, исследователи предполагают, что у выживших может быть чрезмерный аппетит. И эти насекомые не останавливаются на периферии сельского хозяйства. Они часто едят прямо в лесу.
Означает ли это, что мы смотрим в безрадостное, безлистное будущее? Прямо сейчас мы нуждаемся в наших деревьях больше, чем когда—либо, — чтобы поглощать углерод и преобразовывать углекислый газ в кислород для борьбы с изменением климата. Ученые говорят, что они несколько оптимистичны в отношении того, что мы все еще можем исправить ситуацию с помощью довольно очевидных средств, таких как ограничение использования химических веществ.
Но Азеведо-Шмидт надеется, что мы также сможем получить поддержку от Матери-природы, которая иногда запускает неожиданные механизмы саморегулирования на одиннадцатый час.
Она приводит один пример. Завезенные на американский континент в 1800-х годах с идеей использования их для производства шелка, личинки цыганской моли (Lymantria dispar) могут уничтожать большие участки леса в те годы, когда она вылупляется в изобилии. Но затем появляется другая биологическая сила, в данном случае хищный гриб, который, по сути, уничтожает насекомых-опустошителей. “Это превращает гусениц в зеленую жижу, которая стекает с деревьев и покрывает вас со всех сторон”, — говорит Азеведо-Шмидт. “Таким образом, существует своего рода система сдержек и противовесов”, — указывает она, благодаря которой леса все еще могут расти в нашем будущем.
Со своей стороны, Крелл немного верит в человеческую изобретательность, чтобы помочь навести порядок в тех беспорядках, которые мы устроили. “Как население, мы настолько инновационны по своей сути, — говорит она, — что, возможно, нам все еще удастся спасти наши леса от все более ненасытных насекомых. “Мы не сдаемся, и, я думаю, именно поэтому мы так успешны как вид. Так что я по-прежнему полон надежд”.
Lead image: Iamjohnhult / Shutterstock
References
1. Outhwaite, C.L., McCann, P., & Newbold, T. Agriculture and climate change are reshaping insect biodiversity worldwide. Nature 605, 97-102 (2022).
2. Goulson, D. The insect apocalypse: “Our world will grind to a halt without them.” The Guardian (2021).
3. Azevedo-Smith, L., Meineke, E.K., & Currano, E.D. Insect herbivory within modern forests is greater than fossil localities. Proceedings of the National Academy of Sciences 119, e2202852119 (2022).
4. Deutsch, C.A., et al. Increase in crop losses to insect pests in a warming climate. Science 361, 916-919 (2018).