Дубы спаслись от гусениц, позже распустив почки

В последнее десятилетие, из-за продолжающегося потепления климата на планете, весна в умеренных широтах, в среднем, наступает несколько раньше, чем прежде. Однако биологи обратили внимание на то, что лиственные леса не начинают зеленеть так рано, как можно было бы ожидать, исходя из температуры воздуха — деревья не торопятся распускать почки сразу, как только приходит тепло.

Международная группа исследователей, статья которых опубликована в Nature Ecology & Evolution, предположила, что на сроки распускания почек, кроме благоприятной погоды, влияет другой аспект потепления климата — усиление давления со стороны растительноядных насекомых (фитофагов).

Весной в лесах средних широт численность насекомых-фитофагов, особенно гусениц, обычно достигает пика как раз вскоре после распускания почек, когда молодые листья доступны и очень питательны. Это обеспечивает гусениц обильной пищей сразу после выхода из яйца. С потеплением климата и количество гусениц, и их активность только усиливаются.

Ученые выдвинули гипотезу, согласно которой интенсивное поедание гусеницами листьев в течение одного года задерживает распускание почек в следующем году. То есть, если почки распустятся позже, чем вылупятся гусеницы, те останутся без еды и погибнут, а деревья сохранят свои листья.

Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи использовали спутниковые данные. На протяжении пяти лет, с 2017 по 2021 год, покрытая дубовыми лесами территория площадью 2400 квадратных километров в Северной Баварии непрерывно сканировалась с помощью радиолокационного спутника Sentinel-1.

Даже в условиях плотной облачности спутник способен предоставлять точные данные с разрешением в один пиксель (10×10 квадратных метров), что примерно соответствует кроне одного дерева. В общей сложности ученые проанализировали 27 500 таких пикселей на 60 лесных участках.

Из пяти лет наблюдений особенно показательным оказался 2019 год, когда в регионе произошло масштабное нашествие гусениц непарного шелкопряда. Радарные датчики точно зафиксировали, какие именно деревья были полностью лишены листвы и как они отреагировали на это в следующем году.

В итоге оказалось, что если в какой-либо год дубы были сильно поражены гусеницами, то следующей весной появление листьев на них задерживалось на три дня, что фактически нивелировало эффект от раннего прихода тепла.

Эта стратегия очень эффективна, пришли к выводу исследователи. Трехдневной задержки в распускании почек оказалось достаточно, чтобы выживаемость гусениц резко снизилась, и причиняемый ими деревьям ущерб упал, в среднем, на 55%. Причем подобная тактика отлично работала даже во время вспышек вредителей.

Исследователи также отметили, что дубы адаптивно реагировали на ситуацию — число дней отсрочки в появлении листьев регулировалось именно таким образом, чтобы приносить деревьям наибольшую пользу: почки могли раскрываться тем позже, чем эффективнее это защищало от последующего поедания гусеницами листьев.

Как пояснил один из авторов исследования, научный сотрудник Биоцентра Вюрцбургского университета (Германия) Сумен Маллик, тактика задержки в раскрывании почек более эффективна для дуба, чем химическая защита, например, увеличение выработки танинов (горьких дубильных веществ) в листьях, что требует много энергии.

«Это открытие коренным образом меняет наше прежнее понимание наступления весны в лесу, — отметил Маллик. — Оно показало, что деревья, определяя время появления листьев, не просто пассивно реагируют на погоду, но и гибко отвечают на биологические угрозы».