Исследования показали, что дубы разработали действенный способ защиты от гусениц, повреждающих молодую листву: если весной деревья значительно пострадали от этих насекомых, то на следующий год почки раскроются на три дня позже. Такой задержки вполне достаточно, чтобы существенно уменьшить количество выживших гусениц.
За последнее десятилетие потепление климата привело к тому, что весна в умеренных широтах в среднем наступает раньше. Тем не менее, биологи зафиксировали, что лиственные леса не демонстрируют столь раннего зеленения, как предсказывали бы данные о температуре воздуха — деревья не спешат раскрывать почки сразу после наступления тепла.
Международная группа ученых опубликовала статью, в которой опубликована в Nature Ecology & Evolution, предположила, что на сроки распускания почек, помимо благоприятных погодных условий, влияет еще один фактор, связанный с потеплением климата — увеличение влияния растительноядных насекомых (фитофагов).
В лесах умеренного пояса весной популяция насекомых-вредителей, в особенности гусениц, как правило, достигает своего максимума вскоре после начала распускания почек. В этот период молодые листья наиболее доступны и содержат много питательных веществ, что обеспечивает гусениц богатым рационом сразу после вылупления. Повышение температуры климата приводит к увеличению как численности гусениц, так и их активности.
Предположение ученых заключается в том, что активное поедание листьев гусеницами в течение года может привести к задержке раскрытия почек на следующий год. Это означает, что если почки раскроются позднее, чем появятся гусеницы, последние не смогут найти пищу и погибнут, а деревья сохранят свою листву.
Для проверки выдвинутой гипотезы исследователи применили спутниковые данные. В период с 2017 по 2021 год радиолокационный спутник Sentinel-1 проводил непрерывное сканирование участка в 2400 квадратных километров, занятого дубовыми лесами, в Северной Баварии.
Несмотря на густую облачность, спутник может выдавать точные данные с разрешением в один пиксель (что эквивалентно площади 10×10 метров), приблизительно соответствующей размеру кроны дерева. Всего ученые изучили 27 500 таких пикселей, взятых с 60 лесными территориями.
За пять лет наблюдений наиболее заметным стал 2019 год, ознаменовавшийся масштабным нашествием гусениц непарного шелкопряда в регионе. Радарные датчики позволили точно установить, какие деревья были полностью об листве, и проанализировать их реакцию в последующий период.
Выяснилось, что значительное повреждение дубов гусеницами в определенный год приводит к задержке появления листвы на три дня следующей весной, что сводит на нет положительное влияние раннего наступления тепла.
По мнению исследователей, данная стратегия оказалась весьма действенной. Оказалось, что трехдневной задержки в начале распускания почек вполне достаточно для значительного снижения выживаемости гусениц и уменьшения ущерба, наносимого ими деревьям – в среднем, на 55%. При этом, подобный подход демонстрировал свою эффективность даже в периоды массового размножения вредителей.
Учёные зафиксировали, что дубы демонстрировали адаптивную реакцию на внешние условия: задержка в появлении листвы определялась таким образом, чтобы максимально благоприятно сказывалась на их состоянии. Раскрытие почек могло происходить позднее, что обеспечивало более эффективную защиту от поедания листьев гусеницами.
По словам одного из авторов исследования, научного сотрудника Биоцентра Вюрцбургского университета (Германия) Сумена Маллика, затягивание процесса раскрытия почек оказывается более выгодным для дуба, чем химическая защита, такая как повышение концентрации танинов (горьких дубильных веществ) в листьях, поскольку последний способ требует значительных затрат энергии.
«Это открытие радикально пересматривает наши прежние представления о том, как начинается весна в лесу, — отметил Маллик отметил, что деревья, регулируя сроки прорастания листвы, не только бездейственно реагируют на погодные условия, но и адаптируются к биологическим опасностям».