Группа гусениц собирается на листе на дереве вида Inga. Гусеницы могут нанести огромный ущерб листьям деревьев.
Многие виды деревьев Inga выработали различную защиту от травоядных видов. Некоторые травоядные адаптировали способы преодоления защиты деревьев.
Исследователи были озадачены разнообразием тропических лесов. 650 различных видов деревьев могут существовать в области, охватывающей два футбольных поля, но подобные виды никогда не растут рядом друг с другом.
Расти в тропических лесах - значит вести постоянную войну. Растения сражаются за ресурсы, такие как солнечный свет, вода и минералы. Подобные виды деревьев конкурируют за ресурсы одинаковыми способами, поэтому они могут препятствовать росту друг друга. Растения также сражаются с травоядными вредителями. У родственных деревьев одни и те же вредители и болезни. Если кто-то их получит, заражение может распространиться. Ученые задались вопросом: что является основным драйвером разнообразия тропических лесов -конкуренция за ресурсы или травоядные вредители?
Впервые биологи Университета Юты сравнили эти два механизма в одном исследовании. Команда проанализировала, как соседние деревья влияют на рост и выживание девяти сосуществующих видов рода деревьев Inga в тропических лесах Панамы. Исследователи сравнили черты деревьев для приобретения ресурсов, защиты от травоядных, которые живут на растениях.
Они обнаружили, что соседние деревья были в основном одинаковыми с точки зрения приобретения ресурсов, но имели очень разные защиты и травоядных. Действительно, защитные черты и общие вредители влияли на рост и выживание, в то время как черты приобретения ресурсов не влияли на успех растений.
Эти результаты свидетельствуют о том, что любые факторы, влияющие на популяцию вредителей, такие, как изменение климата или фрагментация среды обитания, будут оказывать воздействие на здоровье тропических лесов.
По словам ученых, ни один вид или индивидуум не живет в изоляции. На всех уровнях пищевой цепи виды конкурируют друг с другом за драгоценные ресурсы и вкладывают огромное количество своей энергии в защиту от шквала врагов, с которыми они сталкиваются.
Группа проводила анализ в течение пяти лет на лесном участке площадью 50 га на острове Барро-Колорадо, Панама. Исследователи проанализировали каждый отдельный саженец дерева из фокальных видов Inga и рассчитали сходство черт их соседей Inga в пределах 10-метровой окрестности. Они измерили четыре черты приобретения ресурсов, пять защитных средств против травоядных и записали, какие травоядные ели какие растения.
Исследователи обнаружили, что признаки приобретения ресурсов не влияют на выживание, в то время как защитные черты и травоядные оказывают большое влияние.
Есть много способов получить ресурсы. Оборонительные черты почти бесконечны. Растения и травоядные находятся в постоянной гонке вооружений, чтобы перехитрить друг друга. Растения развивают черты, чтобы сдерживать голодные челюсти травоядных, а травоядные адаптируются к защите листа.
У рода Inga есть набор анти-травоядных признаков, включая крошечные волосы, чашки нектара, которые привлекают защитников муравьев, и, самое главное, листья, наполненные ядовитыми соединениями. Каждый вид Inga может производить сотни, а иногда и тысячи различных токсинов.
По словам исследователй, джунгли как гигантская салатница. Это должен быть рай для вредителей, потому что они окружены листьями. Но у растений есть бесконечное количество защитных комбинаций. Половина веса молодого листа - это яд. В результате разнообразия защитных сил каждый вид травоядных может съесть только несколько видов растений, к которым они приспособлены.
Как считают ученые, близкородственные растения имеют схожие защитные черты, а значит, схожие вредители. Если растение отличается от своего соседа с точки зрения защиты, их травоядные не представляют угрозы.
Растительные токсины являются наиболее важным оружием для тропических растений, но тестирование сходства химических веществ каждого вида оказалось проблематичным. В течение пяти лет исследователи собирали образцы листьев в поле, сушили и проводили анализы.
Но заботятся ли травоядные о чертах, которые измеряла команда, и разделяют ли виды Inga с похожими чертами травоядных?
Чтобы проверить это, исследователи собрали гусениц, которые ели листья Inga и секвенировали их ДНК, чтобы классифицировать их как виды A, B и т. д. Они не смогли назвать вид, потому что большинство гусениц были новыми для науки. Они каталогизировали, какие травоядные едят какие растения, соотносили набор соединений в растениях и делали выводы, какие виды растений разделяют сообщества травоядных.
Для успеха этого проекта были необходимы как полевые исследования старой школы, так и современные методы. Исследование показывает значительную роль травоядных в обеспечении разнообразия в тропических экосистемах, с серьезными последствиями - потеря этих популяций может иметь катастрофические последствия для этих важных местообитаний.
По мнению ученых, если изменение климата продолжит увеличивать продолжительность сухого сезона в Америке, то динамика популяций травоядных также изменится.
