Ученые предупреждают о вспышках насекомых-вредителей и снижении урожайности пшеницы
Новое исследование показало, что потепление климата влияет на сельхозугодья, увеличивая численность вредителей, но не их естественных врагов, что приводит к снижению урожайности.
Исследование, опубликованное в журнале Molecular Ecology, впервые предоставляет экспериментальные доказательства того, как взаимодействия между сельскохозяйственными растениями, тлей и крошечными паразитоидными осами изменяются в мире с температурой, повышенной на 1.4°C.
Ученые из Университета Ньюкасла и Университета Халла также показали, что рост температуры вызывает изменения в культуре, изменяя характер роста пшеницы, которая давала меньшее количество более легких семян.
Новый подход
Доктор Даррен Эванс, руководитель исследования, отметил, что результаты дают лучшее понимание влияния изменения климата.
Он сказал: "Существует ряд недавних высокопрофильных исследований, которые смоделировали долгосрочные эффекты изменения климата на урожай с помощью компьютеров, но удивительно мало исследований, которые проверили это с помощью полевых экспериментов на фермах".
"Большинство моделей изучают влияние на урожайность, но часто не учитывают, что культуры встроены в более широкую сеть взаимодействий с организмами, которые также могут напрямую и косвенно влиять на культуру в результате изменения климата".
"Мы использовали сетевой подход, чтобы лучше понять влияние на пищевую сеть сельхозугодий".
Симулируя более теплую и влажную среду, команда разместила инфракрасные обогреватели над посевами пшеницы в Йоркшире, одновременно контролируя дождевую воду, и обнаружила значительные изменения в пищевой сети.
Для изучения сети взаимодействий видов команда разработала инструмент на основе ДНК для быстрой идентификации тли, собранной в поле. Это позволило определить, была ли она заражена паразитом, а также идентифицировать естественного врага на основе ДНК их яиц, введенных в насекомых.
Доктор Эванс сказал: "В первый год эксперимента мы обнаружили, что потепление климата повлияло на структуру и сложность сетей взаимодействия видов".
"Некоторые виды пострадали больше, чем другие, но мы наблюдали в четыре раза больше тли на прогреваемых участках по сравнению с контрольными".
"Хотя необходимо подчеркнуть, что наши экспериментальные участки не управлялись так же, как обычные посевы пшеницы, и исследование было основано на одном вегетационном сезоне, наши результаты подтверждают растущие доказательства того, что изменение климата увеличит количество вредителей и патогенов и снизит урожайность в некоторых умеренных агроэкосистемах".
Дальнейшие исследования
Ученые не обнаружили эффекта от добавления дополнительной дождевой воды, несмотря на необычно сухой год исследования. Это говорит о том, что увеличение орошения фермерами может не смягчить последствия потепления климата.
Они сейчас изучают данные последующих лет, чтобы понять вариативность между вегетационными сезонами, и планируют включить в сети более широкий круг надземных и подземных организмов.
Доктор Эванс добавил: "Новые подходы в сетевой экологии в сочетании с инструментами на основе ДНК могут помочь нам лучше понять и смягчить негативные последствия потепления климата за счет целевого управления некультурными растениями, сельскохозяйственными местообитаниями и естественными врагами".
"Дальнейшая работа должна включать другие важные факторы, такие как увеличение содержания диоксида углерода, если мы хотим сделать эксперименты и модели более прогностическими. В идеале такие проекты следует воспроизводить за пределами одной экспериментальной фермы, чтобы охватить более широкие географические районы и разнообразие агроэкосистем".