Последние модели говорят нам, что по мере того, как наш климат изменяется и наступает глобальное потепление, насекомые-вредители будут наносить все больший ущерб сельскохозяйственным культурам. Одно исследование показало, что урожайность от нанесенного насекомыми ущерба уменьшается на 10-25 % при каждом повышении температуры на 1 градус Цельсия.
Потери
Ученые Мичиганского государственного университета считают, что мы недооцениваем потери. Новое исследование показывает, что зараженные томаты, пытаясь бороться с гусеницами, плохо адаптируются к повышающимся температурам. Этот ухудшает их производительность.
Согласно результатам исследования, здесь играют роль два фактора.
Во-первых, это повышение температуры. Метаболизм насекомых ускоряется с повышением температуры, и они едят больше. Кроме того, более теплые температуры открывают более широкий диапазон мест обитания для насекомых.
Во-вторых, современные модели игнорируют, как зараженные растения реагируют на жару.
"Мы знаем, что существуют ограничения, которые не позволяют растениям справляться с двумя стрессами одновременно, - сказал Грегг Хоу, заслуженный профессор в Лаборатории исследований растений MSU-DOE. - В этом случае мало что известно о том, как растения справляются с повышенной температурой и нападением насекомых одновременно, поэтому мы хотели попытаться заполнить этот пробел".
Растения не могут нормально защитить себя
У растений есть системы для борьбы с различными угрозами. Когда гусеница откусывает лист, растение вырабатывает гормон, называемый жасмонат, или JA. JA помогает быстро произвести защитные соединения, чтобы помешать гусенице.
У перегретых культур есть еще ряд трюков, чтобы охладить себя. Они отрывают листья от горячей почвы. Они также "потеют", открывая свои устьица, похожие на поры кожи, так, что вода может испариться, чтобы охладить листья.
Натан Хавко - исследователь в лаборатории Хоу, совершил прорыв, когда он выращивал томатные растения в горячих камерах роста, которые хранятся при температуре 38 градусов по Цельсию. Он также выпустил на них голодных гусениц.
"Я был потрясен, когда открыл двери в камеру роста, где два набора растений росли при нормальных и высоких температурах, - сказал Хавко. - Гусеницы в теплом пространстве были гораздо больше, они почти уничтожили растение".
"Когда температура выше, раненый помидор вырабатывает больше JA, что приводит к более сильной реакции защиты. Почему-то это не отпугивает гусениц. Более того, мы обнаружили, что JA блокирует способность растения охлаждаться, оно не может поднять свои листья или потеть", - говорит Хоу.
Последствия
"Мы видим, что фотосинтез, который является способом производства биомассы культур, сильно нарушен в этих растениях, - сказал Хавко. - Ресурсы для производства биомассы есть, но почему-то они не используются должным образом, и урожайность снижается".
"Я думаю, что нам еще предстоит оценить неожиданные компромиссы между защитными реакциями и производительностью растений, особенно когда присутствуют другие виды экологического стресса, - сказал Хоу. - Включение защитной реакции может принести больше вреда, чем пользы, если растения сталкиваются с высокими температурами или другими стрессами".