Световое загрязнение повышает жёсткость листьев городских растений
В условиях современного мира световое загрязнение становится все более значимой проблемой, влияя не только на циркадные ритмы живых существ, но и на экосистемы в целом. Для растений, зависящих от света в процессе фотосинтеза, последствия этого явления могут быть особенно значительными. В журнале Frontiers in Plant Science недавно опубликовано исследование, посвященное влиянию искусственного освещения на растения, которое показывает, что воздействие высоких уровней света ночью делает листья деревьев более жесткими и менее привлекательными для насекомых. Это, в свою очередь, может угрожать городским пищевым цепям.
Ведущий автор исследования, доктор Шуан Чжан из Китайской академии наук, отметила, что в городских экосистемах листья деревьев обычно проявляют меньшие признаки повреждения насекомыми по сравнению с естественными условиями.
Исследование, проведенное на двух наиболее распространенных видах деревьев в Пекине, показало, что искусственное освещение ночью приводит к увеличению жесткости листьев и снижению уровня их поедаемости насекомыми.
Искусственное освещение увеличило ночную яркость почти на 10%, и большая часть населения Земли испытывает это воздействие каждую ночь. Поскольку свойства растений влияют на их взаимодействие с другими растениями и животными, любые изменения, вызванные световым загрязнением, могут существенно сказаться на экосистемах.
Доктор Чжан подчеркнула, что отсутствие повреждений на листьях может быть приятным для людей, но не для насекомых, ведь поедание растений насекомыми - это естественный экологический процесс, поддерживающий биологическое разнообразие насекомых. Исследователи предположили, что растения, испытывающие высокие уровни искусственного света, сосредоточат свои усилия на защите, а не на росте, и будут производить более жесткие листья с большим количеством химических защитных соединений.
Для проверки своей гипотезы ученые выбрали два вида уличных деревьев: софору японскую и ясень зелёный. Хотя эти деревья похожи по многим параметрам, софора японская имеет более мелкие и мягкие листья, которые предпочитают травоядные насекомые. Исследователи выбрали 30 мест отбора проб, расположенных примерно в 100 метрах друг от друга, вдоль главных дорог, которые обычно освещены всю ночь. Уровень искусственного освещения был измерен в каждой точке. Всего было собрано и проанализировано около 5500 листьев, чтобы оценить их поедаемость насекомыми и такие характеристики, как размер, жесткость, содержание воды, уровень питательных веществ и наличие химических защитных соединений.
Для обеих видов деревьев было обнаружено, что более высокие уровни искусственного света коррелируют с повышенной жесткостью листьев. Чем жестче лист, тем меньше он подвергался воздействию насекомых. Более интенсивное освещение приводило к более частым случаям обнаружения листьев, которые вообще не имели признаков поедания.
Чжан отметила, что пока не совсем ясно, что именно является причиной данного явления. Одним из возможных объяснений является то, что деревья, подвергающиеся искусственному освещению ночью, могут продлевать время фотосинтеза, а также направлять больше ресурсов на производство структурных соединений, таких как волокна, что увеличивает жесткость листьев.
В случае с софорой японской было обнаружено, что при большем уровне освещения у листьев снижался уровень питательных веществ, таких как фосфор, и при их увеличении отмечалось большее количество повреждений насекомыми. В то же время, листья ясеня зеленого более сильно реагировали на повышение уровня света: они имели более высокий уровень азота, были меньшего размера и имели меньше химических защитных соединений. Это может объясняться тем, что ясень зеленый менее привлекателен для насекомых, и поэтому может направлять больше ресурсов на рост, в то время как софора японская вкладывает больше в защиту, снижая содержание питательных веществ.
Доктор Чжан указала на то, что снижение уровня поедаемости листьев насекомыми может привести к трофическим каскадным эффектам в экологии. Меньшее количество поедаемых листьев означает меньшую численность травоядных насекомых, что, в свою очередь, может привести к снижению численности хищных насекомых, птиц, питающихся насекомыми, и так далее. Она отметила, что сокращение численности насекомых - это глобальная тенденция, наблюдаемая в последние десятилетия, на которую стоит обратить внимание.
Хотя жесткость листьев является механической защитой от поедания, возможно, существуют и другие факторы, способствующие снижению уровня поедаемости: например, большее количество света может сделать насекомых более заметными для их хищников. Дальнейшие исследования необходимы для полного понимания эффектов искусственного освещения.
Чжан также подчеркнула, что их исследование было проведено только в одном городе и на двух видах деревьев, что ограничивает возможность обобщения выводов на более широкие географические и таксономические масштабы. Она добавила, что изучение влияния урбанизации на насекомых и связанные с ними экологические процессы находится на ранней стадии развития.
Источник: НИА "Экология".