Ученый из Мичиганского государственного университета Андреа Глассмайр и ее коллеги показали, как смесь химического оружия, используемого растениями, удерживает мародерствующих насекомых за пределами базы лучше, чем однократная защита. Это понимание выходит за рамки экологических правил изучения одного химического соединения, которое содержит растение, и предлагает новые подходы к борьбе с сельскохозяйственными вредителями. Исследование было опубликовано в сегодняшнем Ecology Letters.
Глассмайр, научный сотрудник факультета энтомологии МГУ и его коллеги из Университета Невады в Рино, обнаружили важную взаимосвязь между защитной химией растений в неотропическом кустарнике Piper kelleyi и связанными с ним насекомыми-вредителями.
Поскольку растения не могут двигаться, они защищаются от вредителей, которые их едят, с помощью набора химических соединений. Экология, однако, была склонна изучать эффекты отдельных соединений, даже если питающееся насекомое столкнулось бы со смесью растительных соединений. Оказывается, тип защитного букета имеет значение, независимо от того, состоят ли букеты из одних и тех же соединений или из смеси разных соединений.
«Если мы сможем определить конкретный тип защитного комплекса, который наиболее эффективен для сокращения питания насекомых, то мы сможем экстраполировать эти результаты на сельскохозяйственные системы, чтобы сократить использование пестицидов», - сказал Глассмайр..
Глассмайр и его коллеги манипулировали химической защитой растений в Андах Эквадора, используя полевой эксперимент, в котором растения подвешивали на разной высоте в подлеске, подвергая их воздействию различных уровней освещенности.
Их результаты показывают, что растения P. kelleyi, состоящие из защитных букетов, содержащих больше видов защитных химикатов, были более эффективны в снижении ущерба от насекомых по сравнению с защитными букетами, содержащими один вид защитных химикатов. Состав защитных химикатов зависел от количества доступного света. Тонкие различия в освещении в затененном подлеске вызывали изменения в защитном букете. Примечательно, что меньшее количество света повышало эффективность защиты растений по сравнению с большим количеством света. Следовательно, повреждение насекомыми было уменьшено до 37%, когда растения P. kelleyi имели букеты из смеси различных соединений. Насекомым было труднее потреблять растения с разными смесями соединений по сравнению с растениями с аналогичными смесями соединений.
Понимание того, как химическая защита растений варьируется в зависимости от географического ландшафта, может иметь важные последствия для сельского хозяйства. Результаты Глассмайра и его коллег показывают, что кормящиеся насекомые с трудом приспосабливаются к соседним растениям, которые химически отличаются, и это снижает ущерб. Сельскохозяйственные системы, включающие монокультуру одной культуры, не имеют различий в своем защитном комплексе, потому что все они одинаковы.
«Я рад видеть, как будущее применение этих знаний может помочь фермерам», - сказал Глассмайр. «В лаборатории Ветцеля мы используем модельную систему выращивания, созданную путем скрещивания коммерческих помидоров с дикими помидорами, чтобы манипулировать букетами защиты растений. Эта работа приведет в будущем к новым средствам борьбы с сельскохозяйственными вредителями».
Соавторы статьи Кейси Филбин, Лора Ричардс, Кристофер Джеффри и Ли Дайер из Университета Невады, Рино, а также Джошуа Снук из МГУ. Работа финансировалась Национальным научным фондом, Институтом Earthwatch и щедрым пожертвованием Фонда Хичкока для исследований в области химической экологии.