Odkrywanie związków między owadami, zmianami klimatu i mechanizmami obronnymi roślin
Arktyka ociepla się w tempie dwukrotnie większym niż wynosi średnia dla Ziemi. W ostatnim czasie zmiany klimatu przeobrażają Arktykę w sposób bezprecedensowy, a naukowcy starają się ustalić, jakie konsekwencje może to za sobą nieść dla całego regionu. Badacze dostrzegli, że jedna ze zmian dotyczy stężenia lotnych związków organicznych (LZO). LZO to związki chemiczne uwalniane przez rośliny w ramach obrony przed czynnikami wywołującymi stres, takimi jak wysokie temperatury oraz inwazja owadów roślinożernych. W regionie Arktyki związki te wywierają również istotny wpływ na powstawanie aerozoli, co jest niezmiernie ważne w kontekście modeli klimatycznych, gdyż cząstki aerozolu rozpraszają promieniowanie, przeciwdziałając tym samym ocieplaniu się klimatu. Wyniki wcześniejszych badań pokazały, że ocieplanie się klimatu przyczynia się do zwiększenia stężenia LZO w regionie bieguna północnego. „Kiedy przyjrzymy się efektowi ochładzania się klimatu zauważymy, że jest on mniejszy w porównaniu do efektu cieplarnianego będącego skutkiem emisji gazów cieplarnianych”, mówi Tao Li, profesor nadzwyczajny ekologii lądowej na Uniwersytecie Kopenhaskim w Danii oraz stypendysta działań „Maria Skłodowska-Curie”. Tymczasem przyczyny leżące u podstaw tych zmian pozostają nieznane. Dlatego twórcy projektu HIVOL postanowili zbadać związki pomiędzy arktycznymi LZO, podwyższonymi temperaturami i owadami roślinożernymi. Zespół opracował kilka eksperymentów w celu zbadania długotrwałych zmian klimatu zachodzących na przestrzeni od kilku miesięcy do kilkudziesięciu lat. W ramach doświadczeń badacze starali się stworzyć warunki klimatyczne, jakie mogą panować w przyszłości, ocieplając niewielki obszar tundry za pomocą szklarni z otwartym dachem. „Porównując pomiary otrzymane z obszarów o podwyższonej temperaturze oraz z terenów przyległych jesteśmy w stanie ocenić zmiany związane z klimatem” wyjaśnia Riikka Rinnan, profesor na wydziale biologii i kierowniczka laboratorium Rinnan na Uniwersytecie Kopenhaskim. Mówiąc dokładniej, celem projektu było zmierzenie, w jakim stopniu ocieplenie klimatu wpływa na inwazję owadów na rośliny drzewiaste Arktyki, ustalenie, na ile wzrost temperatur wpływa na emisje LZO oraz przyjęcie strategii uwzględniania wpływu owadów roślinożernych w modelach emisji, tak by móc ekstrapolować te informacje do większej skali. „Nasze badania pokazują, że bezpośrednim skutkiem ocieplania się klimatu jest wzrost emisji LZO, zaś pośrednie, równie istotne skutki związane są ze zwiększeniem presji ze strony owadów roślinożernych”, dodaje Li, główny badacz projektu HIVOL.
Odkrywanie związków
Wpływ żerowania owadów różnił się w zależności od gatunku roślin i owadów. Co ciekawe, skala żerowania owadów zjadających liście miała większy wpływ na emisję LZO niż samo ocieplanie się klimatu. „Zdumiał nas fakt, że ocieplanie potęguje wpływ owadów żerujących na liściach na emisje LZO oraz że taki wpływ jest stały i niezwiązany z długością okresu ocieplania”, przekonuje Li. Badając lasy brzozy omszonej w strefie borealnej zespół ustalił, że tempo emisji zwiększało się liniowo wraz z rosnącą skalą zniszczenia liści przez żerujące na nich gąsienice. Ponadto badacze dostrzegli, że pewne związki uwalniały się do atmosfery tylko wówczas gdy na liściach żerowały gąsienice motyli. Te nowe ustalenia mogą przełożyć się na nowe ścieżki badań, a także być wykorzystane do monitorowania zmian zachodzących w ekosystemach i tworzenia strategii ochrony roślin przed szkodnikami. „LZO mogłyby posłużyć jako biomarkery do nieinwazyjnego wykrywania i monitorowania populacji gąsienic w lasach brzozy omszonej”, wyjaśnia Li.
Co dalej?
Badacze będą kontynuowali badania w laboratorium Rinnan, oceniając odpowiedź ze strony brzozy omszonej na inwazje różnych owadów roślinożernych z przeszłości. „Zamierzamy również zwiększyć skalę naszych badań i dokonać pomiaru emisji LZO w całym lesie brzozy omszonej, monitorując jednocześnie wielkość populacji owadów. Wnioski z projektu HIVOL z pewnością pomogą nam w zwiększeniu skali w zakresie badania skutków ocieplania się klimatu i jego modelowania”, dodaje Rinnan.
Słowa kluczowe
HIVOL, roślinożerne, VOC, zmiana klimatu, emisje, Arktyka, rośliny, owady
