Зміна клімату порушує здатність комах вибирати місця кладки яєць

Міжнародна група вчених з Китайської академії сільськогосподарських наук, Норвезького університету науки і технологій та Інституту Макса Планка виявила раніше невідомий наслідок зміни клімату. Дослідження, опубліковане в журналі National Science Review, показало, що підвищення рівня атмосферного вуглекислого газу порушує репродуктивну поведінку комах, зокрема їхню здатність обирати оптимальні місця для відкладання яєць.

Комахи, попри свою пристосованість, особливо чутливі до змін умов навколишнього середовища. Зі зростанням глобальних температур та зміною складу атмосфери їхня поведінка змінюється способами, що впливають на цілі екосистеми. Концентрація вуглекислого газу, основного парникового газу, що спричиняє глобальне потепління, зросла з 278 частин на мільйон у 1750 році до приблизно 420 частин на мільйон у 2023 році.

Дослідники зосередили увагу на Helicoverpa armigera — бавовниковому червʼяку, який є основним глобальним шкідником сільськогосподарських культур. Команда виявила, що самки зазвичай використовують вуглекислий газ, який виділяють рослини, для пошуку підходящих місць кладки яєць. Вони особливо віддають перевагу молодшому листю, яке виділяє вищі градієнти вуглекислого газу. Ці місця критично важливі для виживання та розвитку личинок.

Однак за підвищених концентрацій атмосферного вуглекислого газу ця поведінка значно порушується. Дослідження показало, що здатність метеликів відчувати вуглекислий газ погіршується, що змушує їх відкладати яйця в менш підходящих місцях.

«Це порушення схоже на плутанину ключового нюхового сигналу від системи GPS», — сказав професор Гуйронг Ван, провідний автор дослідження. «Без точних сигналів вуглекислого газу комахи мають труднощі з пошуком ідеальних місць для кладки яєць, що може вплинути на динаміку популяцій шкідників та шкоду сільському господарству».

Щоб зрозуміти біологічну основу цього порушення, дослідники ідентифікували три рецептори, що виявляють вуглекислий газ — HarmGR1, HarmGR2 та HarmGR3. Коли будь-який з цих рецепторів був генетично видалений, здатність метеликів виявляти вуглекислий газ погіршувалася, що призводило до дезорієнтованої поведінки під час кладки яєць.

Моделювання дослідження малюють тривожне майбутнє. Якщо атмосферний вуглекислий газ досягне 1000 частин на мільйон до 2100 року, перевага метеликів щодо оптимальних місць кладки яєць може впасти на 75 відсотків. Це ймовірно зменшить виживання личинок, дестабілізує популяції шкідників та змінить біорізноманіття й екологічний баланс.

Попри тривожні екологічні наслідки, ці відкриття вказують на нові можливості. «Націлюючись на рецептори вуглекислого газу, ми можемо досліджувати нові екологічно чисті стратегії боротьби зі шкідниками», — сказала доктор Цюян Чен, перший автор статті. Одним з перспективних підходів є РНК-інтерференція, техніка пригнічення генів, яка вже використовується для боротьби з комарами і може порушити розмноження шкідників без шкідливих хімікатів.

Дослідження додає до зростаючих доказів того, що зміна клімату впливає на поведінку комах складними та неочікуваними способами — не лише через зміни температури, але й через прямі зміни в хімічному складі атмосфери. Нові дані показують, що підвищені рівні вуглекислого газу поряд із забруднювачами, такими як озон та оксиди азоту, порушують здатність комах виявляти хімічні сигнали, необхідні для розмноження та виживання.

До цього часу основні механізми залишалися погано зрозумілими. Тепер міжнародне співробітництво надало ключові уявлення про те, як саме відбувається це порушення на молекулярному рівні. Виявлення специфічних рецепторів, відповідальних за сприйняття вуглекислого газу, відкриває нові шляхи для розуміння та потенційного втручання в цей процес.

Зі світовими рівнями вуглекислого газу, які мають перевищити 1000 частин на мільйон до кінця століття, дослідники підкреслюють нагальну потребу як у скороченні викидів, так і в інноваційній сільськогосподарській адаптації. Результати мають значні наслідки для продовольчої безпеки, стратегій управління шкідниками та збереження біорізноманіття.

Дослідження також висвітлює складність впливу зміни клімату на природні системи. Хоча раніше увага зосереджувалася переважно на температурних змінах, це дослідження демонструє, що зміни в атмосферному складі можуть мати не менш драматичні наслідки для поведінки тварин та функціонування екосистем.