Китайские ученые нашли ответ на этот вопрос, исследуя насаждения городских деревьев в Пекине. Результаты показали, что световое загрязнение ночью меняет характеристики листьев некоторых деревьев, высаживаемых в столице Китая.
Световое загрязнение нарушает циркадные ритмы и экосистемы по всему миру, и для растений, зависящих от света для фотосинтеза, его последствия могут быть серьезными. Теперь ученые из Китайской академии наук обнаружили, что воздействие высоких уровней искусственного света ночью делает листья деревьев жестче и труднее для поедания насекомыми.
Исследование проводилось в августе 2022 года в Пекине, одном из самых урбанизированных китайских городов. Исследуемая территория составила приблизительно 42,4 километра с юга на север и 20 километров с востока на запад, охватывая приблизительно 848,4 квадратных километров. Ученые выбрали места отбора проб вдоль освещенных участков дорог главных осей Пекина, которые обычно освещаются ночью, на основе данных об освещении со спутника Luojia 1.
Учитывая доступность района, ученые установили 30 мест отбора проб в пределах определенного диапазона, и на каждом месте случайным образом выбирали отобранные деревья. Интенсивность освещения на этих участках соответствовала глобальному фону городского освещения. Все места исследования освещаются натриевыми лампами высокого давления (HPS), которые остаются основным источником света на улицах Пекина. Летом уличное освещение в столице Китая обычно включается с 7:30 вечера до примерно 5:00 утра следующего дня.
На каждом участке вдоль обочины дороги была высажена 30-метровая полоса, состоящая из 6-7 деревьев, расположенных на расстоянии примерно 5 м друг от друга. Деревья представляли собой два популярных вида в озеленении Пекина - софора японская и ясень пенсильванский. Эти два вида деревьев демонстрируют значительные различия в характеристиках листьев. По сравнению с пенсильванским ясенем, у софоры более мелкие и мягкие листья, что делает их более привлекательными для травоядных.
«Мы заметили, что по сравнению с естественными экосистемами листья деревьев в большинстве городских экосистем обычно демонстрируют мало признаков повреждения насекомыми. Нам было интересно, почему, - рассказывает автор-корреспондент д-р Шуан Чжан из Китайской академии наук. - Здесь мы показываем, что у двух наиболее распространенных видов деревьев в Пекине искусственное освещение ночью привело к повышению прочности листьев и снижению уровня травоядности листьев».
Изображение района исследования в Пекине при ночном освещении со схемой отбора проб с Luojia 1 (источник — Hubei Data and Application Center High Resolution Earth Observation System — https://59.175.109.173:8888/app/login.html ). (A) Распределение фактических точек отбора проб с разрешением 130 м. Красные точки обозначают места отбора проб софоры японской Styphnolobium japonicum (L.) Schott, а зеленые точки — места отбора проб ясеня пенсильванского Fraxinus pennsylvanica. (B) Схематическое изображение отбора проб при уличном освещении. (C) Точки отбора проб в условиях высокого светового загрязнения (ALAN) прямо напротив уличного освещения и в сторону дороги. (D) Точки отбора проб в условиях низкого ALAN (темные области между двумя уличными фонарями, которые не были напрямую освещены уличными фонарями, в сторону дороги).
Искусственное освещение в целом увеличило уровень ночной яркости почти на 10%: большая часть населения мира испытывает световое загрязнение каждую ночь. Поскольку свойства растений влияют на их взаимодействие с другими растениями и животными, любые изменения в растениях, вызванные искусственным освещением, могут оказать значительное влияние на экосистему.
«Листья, не поврежденные насекомыми, могут приносить утешение людям, но не насекомым. Травоядность - это естественный экологический процесс, который поддерживает биоразнообразие насекомых», - сказал Чжан.
Ученые подозревали, что растения, испытывающие высокий уровень искусственного освещения, будут фокусироваться на защите, а не на росте, производя более жесткие листья с большим количеством химических защитных соединений. В исследовании было собрано почти 5500 листьев, которые оценили на предмет травоядности насекомых и признаков, на которые может повлиять искусственное освещение, таких как размер, прочность, содержание воды, уровни питательных веществ и химической защиты.
Более крупные листья указывают на ресурсы, выделенные на рост, в то время как прочность и более высокий уровень химической защиты, такой как танины, указывают на ресурсы, выделенные на оборону. Между тем, более высокий уровень воды и питательных веществ указывает на более качественное питание, а сочные листья соблазняют листогрызущих насекомых.
Для обоих видов деревьев более высокие уровни искусственного освещения означали более жесткие листья. Чем жестче лист, тем меньше признаков травоядности насекомых. Чем интенсивнее свет, тем чаще ученые сталкивались с листьями, которые не показывали никаких признаков кормления насекомых.
«Основной механизм этой модели пока не полностью изучен, - отметил Чжан. - Возможно, что деревья, подвергающиеся воздействию искусственного света ночью, могут продлить продолжительность своего фотосинтеза. Кроме того, эти листья могут выделять большую долю ресурсов структурным соединениям, таким как волокна, что может привести к повышению прочности листьев».
«Сокращение травоядности может привести к каскадным эффектам в экологии. Более низкие уровни травоядности подразумевают более низкую численность травоядных насекомых, что в свою очередь может привести к снижению численности хищных насекомых, насекомоядных птиц и так далее. Сокращение численности насекомых — это глобальная тенденция, наблюдаемая в последние десятилетия. Мы должны уделять больше внимания этой тенденции», - сказал Чжан.
Хотя прочность листьев является механической защитой от хищников, возможно, что другие факторы способствуют снижению травоядности: например, избыток света может сделать насекомых более заметными для их хищников. Для полного понимания эффектов искусственного освещения потребуются дальнейшие исследования.
«Наше исследование проводилось только в одном городе и охватывало всего два вида деревьев. Это ограничение мешает нам обобщать выводы на более широкие пространственные и таксономические масштабы. Исследования того, как урбанизация влияет на насекомых и экологические процессы, связанные с насекомыми, все еще находятся в зачаточном состоянии», заключил Чжан.
Источник: Frontiers in Plant Science.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.