Рои мошек поднимаются из озера в северной Исландии каждую весну и лето в таком огромном количестве, что они могут затруднить дыхание и затемнить небо, что и дало озеру название - Миватн, или «озеро мошек».
Экологи из Университета Висконсин-Мэдисон пытаются понять, почему популяция мошек может колебаться в 100 000 раз за десятилетие и какое влияние эти огромные стаи оказывают на окружающий ландшафт. Становится ясно, что миллиарды мошек, падающих на землю, удобряют и изменяют растительность на берегу озера, но причина таких больших колебаний популяции насекомых остается загадкой.
Исследование направлено на то, чтобы лучше понять окружающую среду с преобладанием озер, в том числе в Висконсине.
Озеро Миватн находится на краю Полярного круга, где солнце едва заходит во время летних полевых работ с мая по август. Экосистема экстремальная, но простая - доминирует относительно небольшое количество видов, таких как мошки. Эта простая среда идеально подходит для изучения сложных взаимодействий внутри экосистем.
В 2005 году, когда Клаудио Граттон, профессор энтомологии Университета Вашингтона в Мэдисоне, впервые увидел огромное количество мошек, поднимающихся из озера и умирающих на суше, он думал о них как о живом переносе питательных веществ из воды в берег. Граттон подсчитал, что мошки были питательным эквивалентом полмиллиона биг-маков, разбросанных по краю озера, размером примерно с озеро Мендота в Мэдисоне. Он задавался вопросом, как берега озера отреагировали на этот переизбыток питательных веществ.
Чтобы проверить, как мошки изменяют ландшафт, лаборатория Граттона создала экспериментальные участки среди растительности вокруг озера. В некоторых добавили дохлых мошек; в других они использовали сетку, чтобы исключить их.
На протяжении многих лет команда Граттона видела, что там, где они добавляли мошек, процветали травы. Травы, обычно испытывающие нехватку питательных веществ в бедной почве и проигрывающие более крепким растениям, реагировали на приток удобрений от гниющих мошек. Исследование объяснило, почему трава росла в одних районах и засыхала в других.
«Только поняв связь между мошками и травой, вы сможете объяснить эту закономерность в природе», - говорит Граттон. «Озеро вызывает это».
Местные пастухи издавна называют траву в районах, зараженных мошками, "мошкой" - они собирают траву и скармливают ее своим стадам. Работа Граттона показала, что пастушеский фольклор содержит зерно правды и что мошки могут косвенно питать овец, стимулируя рост травы.
Граттон впервые был представлен озеру Миватн Тони Айвзом, профессором зоологии из Университета Вашингтона в Мэдисоне, который всю жизнь связан с островом.
"Я езжу в Исландию с детства", - говорит Айвз, чье второе имя, Рагнар, было дано ему в честь исландского фермера и друга его отца.
Айвз узнал о непредсказуемых и значительных колебаниях популяции мошек от Арни Эйнарссона, директора исследовательской станции на озере Миватн, который изучает озеро с 1970-х годов.
В статье 2008 года в журнале Nature Айвс, Эйнарссон и их сотрудники изложили простую математическую схему, которая могла бы объяснить, почему популяция мошек резко и непредсказуемо резко и непредсказуемо растет и падает. Они предположили, что небольшие случайные изменения окружающей среды - слишком сильный ветер в один год или поздняя весна в следующем - могут привести к исчезновению популяции. Но истинные причины этой чувствительности волос остаются неуловимыми.
В течение девяти лет команда искала подсказки, которые могли бы помочь им лучше понять изменения населения. Каждый год они измеряют качество воды, концентрацию питательных веществ и количество водорослей на дне озера среди других факторов, которые могут повлиять на насекомых. Потом мошек ждут.
"Каждый год примерно в это время я начинаю затаивать дыхание", задаваясь вопросом, как динамичная популяция мошек отреагирует весной, - говорит Айвз. «Это что-то вроде ожидания в замедленной съемке».
При поддержке 10-летнего гранта Национального научного фонда на долгосрочные исследования, Айвз и его сотрудники ждут, когда естественный эксперимент продолжится через демографический бум и спад. В этом году исследователи могут увидеть падение численности населения, но они не знают наверняка.
По мере того, как экологи работают над тем, чтобы лучше понять запасную экосистему озера Миватн, они также расширяют свои исследования на ландшафт Висконсина, заполненный озерами. Граттон и докторант Университета Вашингтона в Мэдисоне Мирейя Бартронс, работающая в настоящее время в Университете Вика в Испании, разработали модель того, как появление насекомых в озерах Висконсина влияет на прибрежные экосистемы. Ученые ожидают, что более 15 000 озер и 34 процента территории штата находятся в пределах 200 метров от озера или ручья, и водные насекомые затронут большую часть штата.
Граттон рассматривает экосистемы, будь то в Исландии или на Среднем Западе Америки, как переплетенный гобелен взаимодействий, а не изолированные участки земли или воды.
«Характер земли изменился бы без этих озер», - говорит Граттон. «Наши пейзажи полностью взаимосвязаны».