Насекомые хранят атомные ключи к пониманию своих местообитаний

Учёные обнаружили, что насекомые содержат атомные подсказки о типах местообитаний, в которых они способны выживать. Исследование важно для прогнозирования последствий изменения климата для насекомых, составляющих три четверти животного мира.

Применив метод, ранее использовавшийся только для изучения возможных эффектов изменения климата на растения, учёные из Кембриджского университета теперь могут определять климатическую толерантность отдельных насекомых. Их исследование опубликовано 16 февраля в научном журнале Biology Letters.

Поскольку насекомые постоянно рискуют высохнуть, у них есть водонепроницаемый экзоскелет, защищающий от обезвоживания. Поэтому измерение уровня гидратации у насекомого почти не указывает на тип его местообитания (например, влажный или сухой). Кроме того, большинство насекомых живут в подлеске или почве; в тропических лесах они обитают на высоте в сотни футов в пологе, что затрудняет прямое наблюдение. Используя атмосферный отпечаток, теперь можно расшифровать предпочтения в среде обитания отдельных насекомых, независимо от того, где они живут.

Воспользовавшись уникальным свойством изотопов кислорода в воде — они ведут себя по-разному при испарении и конденсации, — исследователи смогли определить, сколько воды теряет насекомое при «дыхании» через отверстия в наружном скелете (дыхальца). Это даёт важное представление о типе атмосферы (например, влажной, как в тропическом лесу), в которой оно может выжить.

Вода (H₂O) состоит из двух типов кислорода — ¹⁸O и ¹⁶O. Поскольку ¹⁶O легче, при испарении воды остаётся больше ¹⁸O. Учёные измерили уровни двух разных изотопов кислорода в циркулирующей жидкости тараканов (гемолимфе) и их наружном скелете. На основе этой информации они смогли определить, сколько воды испарилось, и, следовательно, выявить атмосферные условия, необходимые для выживания насекомого.

У насекомых, живущих в сухой атмосфере, концентрация ¹⁸O выше из-за большей потери воды. Насекомые, живущие в очень влажных условиях, теряют меньше воды и поэтому имеют почти равное соотношение ¹⁶O к ¹⁸O. С помощью этого нового метода исследователи смогут предсказать, где виды с наибольшей вероятностью выживут (например, в сухих условиях, как в пустыне Сахара, или во влажных, как в тропическом лесу), и с высокой точностью определить, какие виды занимают наиболее схожие экологические ниши.

«Существует острая необходимость в лучшем понимании того, как глобальные изменения окружающей среды повлияют на угрожаемые растения и животных, — сказал ведущий автор статьи доктор Фарнон Элвуд. — Если мы сможем определить предпочтения в среде обитания отдельных насекомых, мы сможем использовать эту информацию, чтобы предсказать, как изменение климата повлияет на группу, представляющую три четверти видов животных Земли».