Ценный вредитель: ученые спасают саранчу

Международная группа ученых совместно с сотрудниками Института систематики и экологии животных СО РАН и Новосибирского государственного университета выяснила причины вымирания ширококрылой трещотки в Европе, опираясь на методы экологического моделирования. Сокращение популяций оказалось связано не с глобальным потеплением, как предполагали многие, а с деятельностью человека и проблемой генетического разнообразия. Статья об этом опубликована в журнале Biodiversity and Conservation (Q1).

Ширококрылая, или бугорчатая трещотка (Bryodemella tuberculata) долгое время считалась одним из самых распространенных и заметных видов саранчовых умеренного пояса Евразии. Одной из отличительных черт трещоток является способность самок и самцов летать, используя при этом поднимающиеся потоки теплого воздуха. Необычен и их способ издавания звуков, которых у саранчовых насчитывают больше восьми. Как правило, на задних бедрах саранчовых есть ряд мелких шипиков, а стрекот раздается, когда насекомое проводит ими по надкрыльям. В случае с трещоткой характерный треск создается, когда утолщенные жилки на вибрирующих в полете надкрыльях касаются коленей задних ног насекомого. В основном стрекотание, которое заметно различается у разных видов, используется саранчовыми для обозначения своей территории, но также имеет функциональное значение в брачный период для привлечения самок.

Как и большая часть этой группы надсемейства саранчовых, трещотка обитает в Монголии, на юге Сибири, севере Казахстана, северо-западе Китая, преимущественно в предгорных сухих степях и полупустынях. В Европе же оптимальным местом обитания вида во многих странах выступали и выступают верещатники — ландшафты с бедной почвой, где растут лишь такие нетребовательные к почве растения, как верески, а также каменистые участки пойм горных рек. В этой части света ширококрылая трещотка стала редкой, но ее всё же можно обнаружить на военных полигонах, которые часто располагаются на территориях с верещатниками.

Несмотря на то, что саранчовые встречаются практически по всему миру, иногда даже массовые виды, которые остаются опасными вредителями в одних местах, в других регионах становятся фаунистической редкостью. Например, в конце 1990-х годов юг Западной Сибири и север Казахстана подверглись нашествию итальянской саранчи, но в то же самое время в некоторых странах Европы этот вид вносился в региональные Красные книги и его местные изолированные популяции ставились под охрану. Так случилось и с ширококрылой трещоткой, которая встречается от Атлантической Европы до Тихого океана, но уже фрагментарно, так как вид тяготеет к сухим открытым участкам. Европа за пределами средиземноморского юга — в основном лесной регион, поэтому трещотки обитают здесь вблизи гор и вдоль рек с каменистыми берегами. Однако несколько десятков лет назад популяции этого вида начали постепенно сокращаться и даже исчезать по всей Западной Европе.

Почему же исчезновение столь опасного вредителя стало проблемой? Несмотря на то, что за саранчовыми закрепился статус пожирателя урожаев, их присутствие имеет большое значение для многих природных экосистем, особенно степных и луговых. Эти насекомые активно потребляют всевозможные травы, используя в пищу относительно небольшую часть всей поглощаемой массы (за жизнь одна особь способна съесть около 3—3,5 граммов зеленых частей растений). Измельчая растительность своими сильными челюстями и специальными шипами в пищеварительном тракте, они оставляют экскременты с большим количеством питательных веществ. Тщательно переработанная масса в итоге заселяется различными грибками и бактериями. Так активизируется процесс переработки и ускоряется общий круговорот веществ в степных экосистемах.

Несомненно, что прямое влияние на численность насекомых часто оказывают климатические изменения. Длительные засушливые сезоны наиболее благоприятны для размножения саранчовых: в теплое время лучше выживают яйца и личинки, а солнечное излучение убивает патогенные микроорганизмы. Тогда как в прохладную и сырую погоду создаются подходящие условия для широкого распространения инфекций и паразитов, что нередко приводит к эпизоотиям. Однако опыт ряда энтомологических исследований и наблюдений указал на то, что различные виды и даже популяции по-разному реагируют на глобальные тренды и общеклиматические изменения.

«Наблюдения на юго-востоке Западной Сибири (Новосибирская область, Алтайский край) показывают, что реакция у видов одной группы может значительно различаться, — рассказал ведущий научный сотрудник ИСиЭЖ СО РАН доктор биологических наук Михаил Георгиевич Сергеев. — Одни расселяются на север, другие оказываются более редкими. Если итальянская саранча присутствует в регионе достаточно стабильно, то, например, чернополосая кобылка, которую еще век назад вовсе не регистрировали как возможного вредителя, сегодня часто встречается по югу Новосибирской области и по плотности уже сопоставима с итальянской саранчой. С другой стороны, сибирская кобылка была массовым видом и одним из основных вредителей в 1920-е годы, однако найти ее на юго-востоке Западно-Сибирской равнины сейчас довольно сложно».

На фоне горячих обсуждений проблемы глобального потепления энтомологи из Гамбургского университета обратили внимание на проблему стремительного сокращения европейских популяций саранчовых и инициировали масштабное исследование, чтобы попытаться выяснить причины вымирания ширококрылых трещоток. «Наша исследовательская группа попыталась собрать максимум данных о распространении данного вида, о вымерших и сохранившихся популяциях на территории России, — заметил Михаил Сергеев. — Чтобы определить источники влияния на распространение этих саранчовых, наши коллеги применили один из вариантов экологического моделирования. Такая модель строится по набору точек с географическими координатами, в которых было отмечено присутствие вида, и базе данных с климатическими параметрами по ним. Эта информация интерполирована по алгоритмической системе, что позволяет строить модели с многомерными экологическими нишами по таким осям, как, например, среднегодовые температуры, количество осадков, сумма активных температур. Так мы сопоставили экологический и географический центры распределения ширококрылой трещотки, которые, как оказалось, могут не совпадать».

Экологическое моделирование не установило прямой зависимости между климатом и снижением численности популяций саранчи. Таким образом, даже с учетом всех климатических флуктуаций последних десятилетий у ширококрылой трещотки не должно быть проблем с распространением в европейских регионах. Условия там по-прежнему подходящие для ее активного размножения.

Как оказалось, экологические изменения, приведшие к упадку и даже к локальному исчезновению многих приспособленных к холоду видов, вызваны хозяйственной деятельностью человека. Анализ огромного массива данных по изменениям в землепользовании с 1873-го по 2019 год показал, что основная причина вымирания популяций саранчовых связана с антропогенной трансформацией местообитаний. Привычные местообитания ширококрылой трещотки существенно пострадали за XX век. Основная часть поселений этого вида была связана с открытыми участками на равнинах и с речными поймами, особенно в горах, многие из которых оказались преобразованы для строительства гидроэлектростанций, спрямления речных долин, ликвидации порогов, распашки верещатников, высадки сельскохозяйственных культур, также сократилось поголовье скота, который выпасали на таких участках. Наконец, многие популяции ширококрылой трещотки стали жертвой восстановления европейских лесных экосистем, где они не могут существовать. При этом воздействие антропогенных факторов на саранчовых может быть и диаметрально противоположным. Так, например, причинами быстрого распространения мароккской саранчи в странах юга Европы начала XX века стали вырубка лесов, осушение рек, интенсивный выпас скота, резкий упадок сельского хозяйства в период войн. Вспышка численности насекомого-вредителя в итоге привела к массовой гибели урожаев.

Оценка генетического разнообразия насекомых позволила ученым выявить такой важный для изолированных популяций параметр, как эффективная численность. Этот показатель учитывает число особей в популяции, которые определяют возможность ее воспроизведения. Например, если предположить, что в ней на 100 особей 50 самцов и 50 самок, то ее эффективная численность будет равна 100. Ведь в таком случае все взрослые особи теоретически могут оставлять потомство. А если в популяции 1 самка и 99 самцов, то очевидно, что данный показатель будет намного ниже. Оказалось, что эффективная численность и генетическое разнообразие ширококрылых трещоток на юге Сибири и в Монголии значительно выше, чем в Европе, где существующие популяции уже не смогут выжить в долгосрочной перспективе без вмешательства человека.

Исследователи убеждены, что европейские популяции ширококрылой трещотки возможно сохранить даже при значительных изменениях климата в ближайшие десятилетия. Для этого необходим комплекс природоохранных мероприятий: изменить режим землепользования на привычных для саранчовых местах обитания, поставить эти участки под охрану и планомерно восстанавливать их. Перемещение особей из жизнеспособных популяций поможет остановить процесс вымирания, а генетический мониторинг переселенных групп с использованием методов секвенирования позволит контролировать популяционные флуктуации саранчовых в будущем.

Глеб Сегеда

Источник: vk.com

Комментарии: