Аспирант Сара Джекрел и Тимоти Вуттон, доктор философии, профессор кафедры экологии и эволюции, смоделировали травоядность или деятельность насекомых, поедающих листья, на деревьях красной ольхи в лесу на полуострове Олимпик в штате Вашингтон. Их исследования показали, что гусеницы ели меньше листьев с деревьев, подвергшихся стрессу, чем с тех, которые остались одни.
Листья этих подвергшихся стрессу деревьев также разлагались намного медленнее, когда их погружали в близлежащие ручьи, и дальнейшие результаты показывают, что деревья отводили ценный питательный ресурс от листьев в качестве защитной реакции на нападения животных.«Наземные травоядные могли иметь бесчисленное множество эффектов на химию листьев, и наше моделирование оказало очень сильное влияние на потоки», — сказал Джекрел, ведущий автор исследования. «Реакция дерева на травоядность имела каскадный эффект через границу экосистемы на совершенно другой трофический уровень. Важным открытием было установление этой косвенной связи от наземной системы к водной».Растения генерируют множество защитных реакций на нападение насекомых и других животных.
Некоторые из них производят токсичные или неприятные на вкус дубильные вещества и соединения, чтобы отговорить травоядных от их употребления в пищу. Другие могут даже выделять химические вещества, которые привлекают хищников к конкретному насекомому, атакующему растение.Насекомые и разлагатели микробов, обитающие в ручьях, зависят от разнообразного питательного опада из листьев как источников пищи. Они не играют прямой роли во взаимодействии между деревьями и их травоядными животными, но новое исследование показывает, как состав этих листьев формируется их деятельностью.
Во время полевых исследований Джекрел имитировала деятельность гусениц, систематически пробивая дыроколом дыроколы в листьях ольхи. Она также нарисовала листья метилжасмонатом, химическим веществом, которое деревья выделяют при стрессе, чтобы усилить защитную реакцию на дырочки. Некоторые деревья удобряли фосфором, а другие нет.Затем Джекрел закопал пакеты с листьями и поместил другие под воду в ручье, чтобы проверить, насколько быстро они разлагаются как в почве, так и в воде.
Гусеницам также разрешили питаться обработанными и необработанными листьями, чтобы проверить свои предпочтения.Медленнее всего разлагались листья деревьев, обработанных как удобрениями, так и травоядными. Гусеницы и водные насекомые ели меньше этих листьев, чем листья необработанных деревьев.Уровни азота также были намного ниже в обработанных листьях.
Насекомые ценят азот как питательное вещество, и результаты исследования показывают, что деревья изменяют уровень азота, чтобы удерживать их от поедания большего количества листьев, возможно, сохраняя его в стволе или корнях.Понимание того, как защитная реакция деревьев на естественных травоядных животных влияет на близлежащие ручьи, поможет ученым лучше прогнозировать последствия изменения климата и другой деятельности человека, такой как лесозаготовки и сельское хозяйство.«С изменением климата изменятся сообщества насекомых», — сказал Джекрел. «Поэтому понимание того, как эти сообщества естественным образом влияют на химию листьев и как это может повлиять на системы водотоков, является важным ориентиром.
Тогда мы можем работать, чтобы предсказать, как изменение климата, наряду с другими антропогенными изменениями, может повлиять на водные системы».