Вспышки инвазивных гусениц моли Lymantria dispar dispar и Malacasoma disstria происходят не реже одного раза в пять лет в лесах умеренного пояса. Насекомые поедают так много листьев, что новое исследование показало, что в результате уменьшение опадания листьев и увеличение количества фекалий гусениц сильно меняют способ циркуляции питательных веществ, особенно углерода и азота, между сушей и близлежащими озерами.
Богатые азотом экскременты насекомых, могут смываться в воду озера и действовать как удобрение для микробов.
Затем эти микробы могут выделять углекислый газ в атмосферу, метаболизируя экскременты. В годы, когда происходят эпидемии насекомых, большое количество экскрементов может способствовать росту бактерий, выделяющих парниковые газы в озерах, подавляя озерные водоросли, удаляющие углекислый газ из атмосферы.
Эти насекомые - по существу маленькие машины, которые превращают богатые углеродом листья в богатые азотом фекалии. Фекалии попадают в озера вместо листьев, и это существенно меняет химический состав воды.
Исследователи думают, что это еще больше увеличит степень, в которой озера являются источниками парниковых газов.
Ожидается, что по мере изменения климата в умеренном поясе мира популяции насекомых будут увеличиваться и перемещаться на север. Это подвергает северные леса повышенному риску вспышек дефолиаторов (насекомых, уничтожающих растительность) в будущем, потенциально вызывая выброс большего количества углекислого газа из близлежащих озер.
Ожидается, что изменение климата также будет способствовать росту широколиственных деревьев, сбрасывающих листья, вокруг озер, что, как мы обнаружили, усилит воздействие насекомых.
Где хорошие новости?
В то время как воздействие уничтожения листьев насекомыми, по-видимому, увеличивается как по частоте, так и по степени тяжести, воды в озерах на территории Канадского щита также подвергаются процессу, называемому побурением, из-за накопления похожего на чай растворенного органического углерода в воде озера.
Такое снижение прозрачности озер объясняется многими факторами, включая изменение климата и их восстановление после исторических кислотных дождей и лесозаготовок.
32-летнее мониторинговое исследование показало, что массовое нашествие гусениц-листоедов может эффективно компенсировать накопление углерода в близлежащих озерах за весь год, значительно улучшая прозрачность воды.
В годы, когда не было нашествий насекомых, пожирающих листья, углерод и азот, попадающие в озера, обычно поступали из гниющих листьев и хвои. Пик этих поступлений обычно приходится на осень.
Исследователи обнаружили, что в годы нашествий, близлежащие пресноводные озера, особенно окруженные лиственными лесами, содержали на треть меньше растворенного углерода или «лесного чая» в воде, потому что голодные гусеницы эффективно сдерживали поток углерода в озеро.
Долговременные преимущества этих мародерствующих насекомых становятся очевидными, когда инвазивные насекомые сталкиваются с уже подвергшимися стрессу деревьями, такими как чахлый березовый лес, окружающий огромные плавильные заводы в Садбери, Онтарио, Канада.
Эта промышленная зона площадью 80 000 гектаров сама по себе претерпевает значительное естественное восстановление из-за 98-процентного сокращения выбросов кислоты и металлических твердых частиц из крупнейших точечных источников загрязнения серой в мире еще в 1970-х годах.
Последствия утраты, загрязнения и деградации почвы в Садбери явно ставят деревья в невыгодное положение в борьбе с насекомыми-дефолиаторами.
Гусеницы как крошечные плуги?
Деревья не могут убежать от насекомых, но обычно могут пережить несколько сильных атак. Однако деревья в промышленных пустошах Садбери не так хорошо растут из-за всех других стрессов, с которыми они сталкиваются.
Эти факторы стресса включают потерю влаги в почве и органических веществ, а также десятилетия накопления токсичных металлических частиц из-за плавильных заводов.
В результате эти деревья под стрессом представляют собой восхитительный источник пищи для гусениц и других насекомых, а ландшафт часто усеян мертвыми и умирающими деревьями, которые становятся почвой.
В более ранних лабораторных экспериментах исследователи показали, что, когда они скармливали гусеницам L. dispar листья из подвергшихся стрессу белых берез промышленных пустошей, они съедали больше листьев и производили гораздо больше экскрементов, что увеличивало рост растений в почве, которая получила эти экскременты с дождем.
Да, насекомые сильно усложняют жизнь растущим деревьям на промышленных объектах. Но улучшение качества почвы - вот настоящая победа.
Здоровая почва - одно из самых больших и безопасных мест для улавливания углерода из атмосферы, что играет ключевую роль в нашей борьбе с изменением климата. Как известно каждому фермеру, защита и восстановление качества почвы также важны для эко-устойчивого ведения сельского хозяйства.
Вот почему хорошо информированные фермеры регулярно пытаются прекратить извлечение питательных веществ из почвы и вспахивать такие богатые питательными веществами кормовые культуры, как люцерна, для восстановления почвы.
Исследования показывают, что эти голодные гусеницы теперь, кажется, играют удивительно большую роль в изменении ключевых характеристик глобального углеродного цикла, но теперь мы также думаем о них как о крошечных плугах, которые могут помочь улучшить деградированные почвы.
Исследование было опубликовано в Nature Communications.
Источник: The Conversation
