Исследование с искусственными гусеницами выявило глобальный градиент хищничества

Новое исследование Оксфордского университета, выявившее основные мировые очаги хищничества на насекомых, достигло своих знаковых результатов с помощью необычного инструмента: пластилиновых «муляжей гусениц».

Хотя известно, что в тропиках обитает больше видов, чем в полярных регионах, оставалось неясным, означает ли это более высокий уровень хищничества ближе к экватору. Новое исследование, опубликованное в Science, выявило глобальную закономерность хищничества на насекомых-фитофагах. Наблюдаемые тенденции оказались неожиданными: в тропиках основными хищниками являются не птицы или млекопитающие, а муравьи и другие мелкие членистоногие.

Международная команда сделала это открытие, изучив долю съеденных гусениц вдоль градиента длиной 11 635 км — от Полярного круга до юга Австралии. Работа показала, что гусеница, живущая у экватора, имеет в восемь раз больше шансов быть съеденной, чем гусеница у полюсов.

Для измерения локального уровня хищничества исследователи приклеили тысячи искусственных гусениц из пластилина к растениям на 31 участке по всему миру. Хищники, такие как птицы и муравьи, принимали муляжи за настоящих насекомых и понимали обман, только укусив их. Команда несколько раз проверяла участки на наличие следов укусов.

Доктор Элеонора Слейд, соавтор исследования: «Прелесть этого метода в том, что по следам атаки можно определить хищника. Челюсти насекомого, например муравья, оставят два маленьких прокола, а птичий клюв — клиновидные marks. Млекопитающие оставят следы зубов».

Профессор Томас Рослин, другой соавтор: «Закономерность наблюдалась не только по обе стороны от экватора, но и вдоль градиентов высоты. При движении вверх по склону горы обнаруживается такое же снижение риска хищничества, как и при движении к полюсам. Это говорит о том, что общий фактор может контролировать взаимодействия видов в глобальном масштабе».

Муляжи насекомых использовались и раньше, но никогда в таком масштабе. Идея родилась при сравнении результатов небольших исследований: очень низкий уровень атак в Гренландии и очень высокий — в тропических лесах Борнео.

В проекте участвовали 40 исследователей из 21 страны. Бесс Хардвик, руководившая анализом: «В этом красота "распределенных экспериментов". Мы можем разделить работу на пакеты и привлечь collaborators по всему миру, чтобы понять общую картину».

Для сопоставимости результатов ключевыми были стандартизация и единый протокол. Все 2 879 искусственных гусениц были изготовлены в «инкубаторе» проекта в Университете Хельсинки из зеленого пластилина в форме пядениц. Даже клей для крепления к растениям был одинаковым для всех участков. Муляжи оставляли на местах на 4–18 дней, затем возвращали в Хельсинк для анализа следов атак.

Доктор Уилл Петри, проанализировавший данные: «Часто считают, что в тропиках главные хищники — позвоночные, но увеличение риска хищничества к экватору обеспечили не птицы и млекопитающие, а мелкие членистоногие, такие как муравьи. Это означает, что тропическим гусеницам следует направлять свою защиту и камуфляж specifically против членистоногих хищников».

Профессор Рослин: «Чтобы понять, почему мир остается зеленым и не съеден полчищами гусениц, мы должны оценить роль членистоногих хищников. Их роль, судя по всему, становится еще более важной по направлению к экватору».

В тропических лесах фитофаги удаляют 10–30% листовой площади растения в год. Взаимодействия между растениями, их вредителями и хищниками влияют на структуру и функционирование экосистем. Более высокое хищничество на листогрызущих гусеницах может иметь каскадные эффекты для роста и выживания растений.

Полученные данные закладывают основу для понимания глобальных закономерностей в экосистемных процессах (например, herbivory и продуктивности растений) и услугах (например, хранении углерода и урожайности сельскохозяйственных культур). Они также стимулируют дальнейшее изучение того, как выявленные закономерности влияют на структуру и функцию лесных экосистем.