Увеличение разнообразия растений равно меньше пестицидов
Увеличение разнообразия растений усиливает естественный контроль над травоядными насекомыми на лугах. Богатые видами растительные сообщества поддерживают естественных хищников и одновременно обеспечивают менее ценную пищу для травоядных. Это было обнаружено группой исследователей под руководством Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv), которая провела два аналогичных эксперимента в Германии и США. Их результаты были опубликованы в журнале Science Advances и показывают, что увеличение биоразнообразия растений может помочь сократить использование пестицидов в сельскохозяйственных системах за счет усиления естественного биологического контроля.
Биоразнообразие — биологическое разнообразие всех видов на Земле, их взаимодействия и разнообразные экосистемы, которые они образуют — имеет решающее значение для обеспечения и поддержания функций и услуг экосистем на засаженных и естественных пастбищах. В связи с растущим спросом на пропитание растущего населения мира за счет интенсификации сельского хозяйства эти пастбища также находятся под давлением. Насекомые-травоядные являются причиной потери примерно 18-26% мирового растениеводства, что привело к значительному росту использования экологически дорогих пестицидов.
Чтобы выяснить, может ли увеличение разнообразия растений естественным образом снизить воздействие травоядных на растения, международная группа исследователей во главе с Немецким центром интегративных исследований биоразнообразия (iDiv), Лейпцигским университетом (UL) и Йенским университетом Фридриха Шиллера (FSU) провела два длительных эксперимента по биоразнообразию пастбищ в Европе и Северной Америке: эксперимента в Йене в Германии и эксперимента по биоразнообразию Сидар-Крик в Миннесоте. В течение двух лет ученые собрали данные этих двух аналогичных экспериментов, что позволило глубже понять структуру пищевой сети монокультур и богатых видами пастбищ.
Богатые видами растительные сообщества менее привлекательны для травоядных
Исследователи обнаружили, что растения в более разнообразных сообществах теряют значительно меньше из-за травоядных насекомых. В смесях с большим разнообразием уровень питания травоядных на грамм растительной биомассы был на 44% ниже, чем в монокультурах. Таким образом, на каждый грамм произведенной растительной биомассы растения теряют чуть меньше половины энергии по сравнению с травоядными членистоногими при выращивании в богатых видами сообществах.
«В конечном итоге это означает, что если несколько видов посажены вместе, это даст больше биомассы растений на квадратный метр, и каждое отдельное растение в различных смесях получит меньший урон от травоядных», — сказал первый автор и выпускник iDiv Эндрю Барнс, ныне старший преподаватель в Университет Вайкато в Новой Зеландии.
На участках с более высоким разнообразием растений у травоядных членистоногих меньше шансов встретить предпочитаемые ими виды растений, что снижает вероятность того, что они останутся на этих участка. Кроме того, предыдущие исследования показали более низкий уровень тканевого белка (азота) в растительных сообществах с высоким видовым богатством, что делает эти растения менее питательными для травоядных.
Хищники получают выгоду от увеличения разнообразия растений
Хотя общая биомасса травоядных и хищников увеличилась на богатых видами пастбищах, хищники больше выиграли от разнообразных растительных сообществ. По сравнению с монокультурами, они заметно увеличились как по общей биомассе, так и по скорости питания. Возможное объяснение может заключаться в том, что хищники-членистоногие, такие как пауки, некоторые жуки или осы, получают значительную выгоду от более сложной среды обитания разнообразных растительных сообществ, что снижает их риск быть обнаруженными и съеденными позвоночными хищниками, такими как птицы и млекопитающие.
Таким образом, увеличение разнообразия растений имеет несколько положительных побочных эффектов: по сравнению с монокультурами, сообщества растений с большим разнообразием производят больше общей биомассы. Кроме того, как естественные враги, так и концентрация ресурсов действуют согласованно, чтобы ограничить негативное влияние травоядных животных на производительность растений.
«Другими словами, более разнообразные растительные сообщества представляют собой обоюдоострую проблему для травоядных — то есть больше хищников и менее предпочтительная пища, — что может помочь естественным образом уменьшить воздействие травоядных», — сказал Эндрю Барнс.
Биоразнообразие растений может ограничить вспышки вредителей травоядных
Напротив, борьба с вредителями, которая в значительной степени зависит от инсектицидов, может привести к пагубным последствиям для травоядных вредителей, поскольку применение пестицидов может дестабилизировать сообщества естественных врагов.
«Наши эксперименты показывают, что сохранение разнообразия растений дает множество преимуществ для борьбы с травоядными вредителями, что может сыграть ключевую роль в сокращении поступления агрохимикатов и повышении продуктивности растений», — сказал Эндрю Барнс.
В конечном итоге это исследование демонстрирует, что поддержка биоразнообразия может способствовать устойчивому управлению экосистемами и приносит пользу людям.
Источник: Немецкий центр интегративных исследований биоразнообразия (iDiv)
