Слабая защита растений способствует успеху инвазивного жука

Согласно данным Министерства сельского хозяйства США, инвазивные виды наносят ущерб на сумму более $100 млрд в год. Хотя большинство исследователей объясняют их успех отсутствием естественных хищников на новой территории, учёные из Корнеллского университета нашли доказательства менее популярного объяснения: инвазивные виды процветают, потому что виды-хозяева не имеют эволюционной истории с новыми захватчиками и, следовательно, защиты от них, что делает хозяев особенно уязвимыми.

Исследование, опубликованное 11 апреля в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, изучает взаимосвязь между жуком-листоедом калины (Pyrrhalta viburni), происходящим из Европы и впервые обнаруженным в Северной Америке в 1924 году, и калинами — распространёнными древесными кустарниками, произрастающими в Северной и Южной Америке, Азии и Европе.

«Североамериканские виды калины не эволюционировали вместе с листоедом», — отметил старший автор статьи, профессор экологии и эволюционной биологии Анураг Агравал.

Используя данные филогении, исследователи обнаружили, что миллионы лет назад произошло как минимум три события колонизации Северной Америки евразийскими калинами. Во время каждого из них единичная колонизация диверсифицировалась в несколько североамериканских видов, но без давления со стороны хищного жука.

В то же время европейские калины продолжали эволюционировать с такими жуками и выработали защитную стратегию: самка жука откладывает яйца в побеги летом, но они вылупляются только следующей весной. За это время ткань побега у европейских видов калины разрастается и раздавливает яйца. «Эта удивительная форма поведения растений, по-видимому, является очень эффективной защитой», — сказал Агравал.

Исследователи изучили контролируемое нанесение яиц жука на 16 видов калины в полевых условиях на севере штата Нью-Йорк. Они обнаружили, что в то время как европейские виды наращивали ткань и раздавливали яйца, эта защитная реакция была значительно снижена у североамериканских видов.

«В отсутствие вредителей-жуков североамериканские виды эволюционировали, имея низкий уровень защиты», — сказал Агравал. В результате «наши местные калины для жуков — как конфеты», что приводит к высокой выживаемости яиц, обширной дефолиации сначала личинками, а затем взрослыми особями, которые могут убить кустарники за два-четыре года.

Исследование ставит под сомнение точку зрения, что именно отсутствие естественных врагов способствует успеху инвазивных видов, отчасти потому, что естественный враг жука калины — паразитоидная оса — не представляет серьёзной угрозы для жука в его естественном европейском ареале.

«Во многих других случаях вторжений учёные утверждали, что враги — такие как оса — не следуют за захватчиком, давая ему свободу от паразитизма и возможность быть успешным», — сказал Агравал. «Похоже, это не относится к жуку-листоеду калины. Кажется, что качество хозяина, или более слабая защита растений, является основным фактором успеха этого вредителя».