Кліматичні зміни впливають на можливості комах обирати оптимальні локації для відкладання яєць.

Зростання концентрації вуглекислого газу в атмосфері ускладнює сільськогосподарським шкідникам вибір оптимальних місць для відкладання яєць.

Міжнародна група вчених з Китайської академії сільськогосподарських наук, Норвезького університету науки і технологій та Інституту Макса Планка виявила раніше невідомий наслідок зміни клімату. Дослідження, опубліковане в журналі National Science Review, показало, що підвищення рівня атмосферного вуглекислого газу порушує репродуктивну поведінку комах, зокрема їхню здатність обирати оптимальні місця для відкладання яєць.

Комахи, попри свою пристосованість, особливо чутливі до змін умов навколишнього середовища. Зі зростанням глобальних температур та зміною складу атмосфери їхня поведінка змінюється способами, що впливають на цілі екосистеми. Концентрація вуглекислого газу, основного парникового газу, що спричиняє глобальне потепління, зросла з 278 частин на мільйон у 1750 році до приблизно 420 частин на мільйон у 2023 році.

Вчені зосередили свої дослідження на Helicoverpa armigera, відомому як бавовниковий черв'як, який є одним з найзначніших глобальних шкідників сільськогосподарських культур. Дослідницька команда виявила, що самки цього виду зазвичай орієнтуються на вуглекислий газ, що виділяється рослинами, аби знайти ідеальні місця для відкладання яєць. Вони особливо надають перевагу молодому листю, яке виділяє підвищені концентрації вуглекислого газу. Ці ділянки відіграють вирішальну роль у виживанні та розвитку їхніх личинок.

Однак за підвищених концентрацій атмосферного вуглекислого газу ця поведінка значно порушується. Дослідження показало, що здатність метеликів відчувати вуглекислий газ погіршується, що змушує їх відкладати яйця в менш підходящих місцях.

"Це порушення нагадує плутанину основного нюхового сигналу, що надходить від системи GPS," - зазначив професор Гуйронг Ван, який очолює дослідження. "Коли сигнали вуглекислого газу є неточними, комахи стикаються з труднощами у пошуку найбільш підходящих місць для відкладання яєць, що може негативно позначитися на балансі популяцій шкідників та завдати шкоди сільському господарству."

Щоб зрозуміти біологічну основу цього порушення, дослідники ідентифікували три рецептори, що виявляють вуглекислий газ -- HarmGR1, HarmGR2 та HarmGR3. Коли будь-який з цих рецепторів був генетично видалений, здатність метеликів виявляти вуглекислий газ погіршувалася, що призводило до дезорієнтованої поведінки під час кладки яєць.

Моделювання дослідження малюють тривожне майбутнє. Якщо атмосферний вуглекислий газ досягне 1000 частин на мільйон до 2100 року, перевага метеликів щодо оптимальних місць кладки яєць може впасти на 75 відсотків. Це ймовірно зменшить виживання личинок, дестабілізує популяції шкідників та змінить біорізноманіття й екологічний баланс.

Попри тривожні екологічні наслідки, ці відкриття вказують на нові можливості. "Націлюючись на рецептори вуглекислого газу, ми можемо досліджувати нові екологічно чисті стратегії боротьби зі шкідниками", -- сказала доктор Цюян Чен, перший автор статті. Одним з перспективних підходів є РНК-інтерференція, техніка пригнічення генів, яка вже використовується для боротьби з комарами і може порушити розмноження шкідників без шкідливих хімікатів.

Дослідження надає нові свідчення того, що зміна клімату має складний і непередбачуваний вплив на поведінку комах. Це вплив проявляється не лише через температурні зміни, але й через безпосередні зміни в хімічному складі повітря. Нові результати вказують на те, що підвищення рівнів вуглекислого газу, у поєднанні з забруднювачами, такими як озон і оксиди азоту, негативно позначається на здатності комах сприймати хімічні сигнали, які є критично важливими для їхнього розмноження та виживання.

До цього часу основні механізми залишалися погано зрозумілими. Тепер міжнародне співробітництво надало ключові уявлення про те, як саме відбувається це порушення на молекулярному рівні. Виявлення специфічних рецепторів, відповідальних за сприйняття вуглекислого газу, відкриває нові шляхи для розуміння та потенційного втручання в цей процес.

Зважаючи на те, що глобальні концентрації вуглекислого газу можуть перевищити 1000 частин на мільйон до кінця століття, вчені наголошують на критичній необхідності зменшення викидів та впровадження інновацій в аграрному секторі. Ці результати можуть суттєво вплинути на питання продовольчої безпеки, управління шкідниками та охорони біорізноманіття.

Дослідження також підкреслює складність впливу кліматичних змін на природні системи. Якщо раніше акцент ставився в основному на коливаннях температури, то тепер це дослідження показує, що зміни в складі атмосфери можуть спричиняти не менш значні наслідки для поведінки тварин і роботи екосистем.