При продвижении с юга на север Западной сибири в хвое лиственницы снижается содержание двух важнейших химических соединений, которые защищают ее от поражения вредителями — дегидроабиетиновой кислоты и нонакозан-10-ола. Это означает, что при нынешнем быстром продвижении непарного шелкопряда на север на фоне глобального потепления таежные популяции лиственницы будут становиться все более уязвимы к этому вредителю. К таким выводам пришли ученые из России, опубликовавшие статью в журнале Forest Ecology and Management.
Современное изменение климата сопровождается быстрым потеплением, которое потенциально расширяет зоны бореальных и умеренных лесов на север, а вслед за этим увеличивает и ареалы насекомых-вредителей. Сдвиги вспышек их численности в сторону полюса уже наблюдались у сибирского шелкопряда Dendrolimus sibiricus Tschetv. и монашенки Lymantria monacha L, чьи гусеницы выедают хвою практически любых хвойных деревьев. Продвигается на север и непарный шелкопряд Lymantria dispar L., причем скорость расширения его ареала достигает 50 километров в год, тогда как растительные виды за аналогичный период преодолевают не более километра. Это означает, что вредитель может столкнуться с новыми для себя популяциями или даже видами растений-хозяев и изменить свою экологию.
Российские ученые во главе с Анной Субботиной (Anna Subbotina) из Института систематики и экологии животных Сибирского отделения РАН исследовали естественную химическую защиту деревьев от непарного шелкопряда в Западной Сибири. В листьях и хвое содержатся вещества, которые помогают растениям справляться с натиском вредителей: они могут их отпугивать (антифиданты — при поедании, детерренты — при соприкосновении), отравлять (токсины) или мешать обнаружить (репелленты). В зависимости от распространенных в среде вредителей состав и соотношение таких защитных соединений будет разным.
Авторы отбирали образцы хвои лиственницы Larix sibirica и листьев березы Betula pendula вдоль 1000-километровой трансекты, проходящей через лесостепь, умеренные леса и тайгу. Хвою с помощью изопропаноловой экстракции и газовой хроматографии анализировали на наличие специфических для лиственницы защитных соединений — жирных и трициклических дитерпеновых кислот, нонакозанов, β-ситостерола, фитола и фитадиенов. В листьях березы определяли содержание тетра- и пентациклических тритерпеноидов.
Оказалось, что с юга на север концентрация дегидроабиетиновой кислоты, (ключевого для лиственницы дитерпеноида) снижается на 30-40 процентов (p = 0,00062). Это многофункциональное средство защиты — одновременно антифидант и детеррент, а в высоких дозах (то есть при поедании шелкопрядом большого количества хвои) еще и токсин. Напротив, концентрации фитолов (слабые в воздействии на шелкопряда токсины) и фитадиенов (слабые репелленты) с юга на север возрастали (p = 0,0032).
При движении на север также падали концентрации спирта нонакозан-10-ола, который способствует развитию мощного эпитикулярного слоя на хвоинках и их физической устойчивости к разгрызанию вредителями (p = 0,00001). Авторы пришли к выводу, что северные популяции лиственницы в целом менее токсичны для непарного шелкопряда и легко могут быть им поражены. Для березы же широтное распределение защитных соединений — олеанановых, лупановых и дамарановых тритерпеноидов — оказалось равномерным, то есть на севере и юге трансекты она адаптирована к воздействию шелкопряда примерно одинаково.
Потепление благоприятствует не только вредителям растений, но и инфекционным заболеваниям человека. Эмпирическое систематическое исследование показало, что изменение климата в той или иной степени повышает распространенность 58 процентов инфекционных заболеваний, а уменьшает — лишь 16 процентов. Наиболее вредоносными для общественного здравоохранения оказались потепление, ливни и наводнения.
