За 10 лет с лугов Германии исчезло две трети насекомых
Сделав серию последовательных замеров биомассы насекомых, исследователи из Германии обнаружили ее радикальное снижение за десять лет. Для лесов потери составили порядка сорока процентов, а на лугах исчезло две трети насекомых. Результаты скрининга, опубликованные в журнале Nature, подтверждают вклад сельского хозяйства в этот процесс.
Роль сельского хозяйства и человека вообще в вымирании насекомых была многократно подтверждена как количественными исследованиями по учету биомассы, так и качественным анализом их разнообразия. Лучше всего в этом плане изучены опылители: использование пестицидов и снижение разнообразия луговых трав из-за активного землепользования значительно влияет на их жизнь. Про другие виды также известно из собранных данных, но эти сведения неполные и довольно разрозненные. Непосредственное наблюдение за тем, как на протяжении времени меняются общие тренды в сообществах насекомых и как на это влияет сельское хозяйство, позволило бы систематизировать знания в этой области и подтвердить косвенные предположения о массовом исчезновении насекомых.
Чтобы это сделать, Себастиан Зайбольд (Sebastian Seibold) и его коллеги из Мюнхенского технического университета воспользовались ресурсами проекта Exploratorien Biodiversity. Они на протяжении десяти лет следили за количеством насекомых на 150 луговых и 140 лесных исследовательских площадках в трех регионах Германии. Не на всех из них учет проводился каждый год, но в сумме через руки исследователей прошло больше миллиона насекомых 2700 видов.
Мониторинг продемонстрировал радикальное снижение разнообразия насекомых и их биомассы. Особенно пострадали луга: количество видов сократилось на 34 процента, а общая биомасса — на 67 процентов. Эта тенденция особенно заметна в сообществах, тесно связанных с сельским хозяйством. В лесных сообществах потери были меньше, но также заметны: разнообразие упало на 36 процентов, а потери биомассы составили 41 процент.
Исследователи выяснили, что биомасса луговых видов сократилась вне зависимости от распространенности вида. Что же касается полного исчезновения видов, то оно ожидаемо затронуло в основном более редкие виды. У лесных видов распространенность изначально оказалась меньше, разницы в исчезновении между более и менее распространенными видами насекомых исследователи не заметили.
Это далеко не первое свидетельство массового вымирания насекомых. Так, по сведениям, опубликованным в докладе Межправительственной группы экспертов по биоразнообразию и экосистемным услугам (IPBES), сегодня под угрозой вымирания до миллиона из примерно восьми миллионов известных человечеству видов.
Вера Мухина
И отползли от источника звука
Группа исследователей из Китая, США и Южной Кореи выяснила, что нематоды Caenorhabditis Elegans, которые чувствуют звук всем телом, реагируют не на абсолютное звуковое давление, а на его градиент. Из-за этого они способны различать и избегать звуки, которые издают небольшие беспозвоночные хищники, но не реагируют на более громкий шум. Кроме того, такой механизм восприятия градиента звукового давления, по-видимому, общий для многих животных, включая других беспозвоночных и млекопитающих. Работа опубликована в Current Biology. У нематод Caenorhabditis Elegans, как и у многих беспозвоночных, нет органов слуха, но они могут чувствовать звук и уползать от него, то есть проявлять отрицательной фонотаксис. В 2019 году Адам Илифф (Adam Illiff) из Мичиганского университета с коллегами показали, что звуковые вибрации черви ощущают всем телом, а их наружные покровы — кутикула — работают примерно как барабанная перепонка позвоночных. Тогда ученые определили механосенсорные нейроны червей, которые, вероятно, преобразуют звуковые волны в нервный импульс. И выяснили, что воспринимают черви именно колебания воздуха: мутанты, которые не чувствовали вибрацию субстрата, все равно проявляли фонотаксис. Теперь Цань Ван (Can Wang) из Хуачжунского университета науки и технологий (он принимал участие и в прошлом исследовании) и его коллеги из Китая, США и Южной Кореи выяснили, как именно нематоды чувствуют звук. Они размещали рядом с головой нематод динамики разных размеров и включали звуки разной громкости и частоты. Когда ученые помещали маленький динамик диаметром 0,5 миллиметра на расстоянии одного миллиметра от головы нематоды (что примерно равняется длине тела червя), и включали на нем звук частотой 1 килогерц и громкостью 80 децибел, черви разворачивались и ползли в противоположную от звука сторону. Но когда этот динамик заменили на больший, диаметром 3 миллиметра, нематоды не реагировали, хотя звук был таким же. Даже когда громкость увеличивали до 110 децибел или меняли частоту на большую или меньшую, нематоды не меняли траекторию своего движения. Исследователи обнаружили, что кутикула червей вибрирует сильнее всего от звука из маленького динамика. С помощью кальциевой визуализации авторы оценили активность механосенсорных нейронов, которые и реагируют на звуковые колебания. Их активность уменьшалась с увеличением размера динамика, даже если громкость звука была одинаковой. На звук из трехмиллиметрового динамика нейроны червей не реагировали. Также ученые выяснили, что звук из маленького динамика создает наибольший градиент звукового давления в теле нематод — это измерили с помощью миниатюрного микрофона. Давление звука, проходящего через среду, снижается с течением времени, — и в голове червя, которая ближе всего к динамику, оно выше, чем на конце его тела. Если источник звука небольшой, звуковое давление уменьшается быстрее, и таким образом градиент звукового давления по телу червя получается больше. Чтобы изменить звуковой градиент, авторы размещали динамики на разном расстоянии от головы червя — чем ближе был динамик, тем резче градиент. Абсолютное звуковое давление в области головы нематод тем временем не менялось. Черви демонстрировали наиболее устойчивые слуховые реакции только в ответ на резкий градиент. Градиент звукового давления коррелировал и с движением червей, и с вибрацией кутикулы, и с активностью механосенсорных нейронов. Нематоды живут в гниющих листьях на земле, где им могут повстречаться разные беспозвоночные хищники. По всей видимости, именно их звуки — стрекотание, шуршание или шелест крыльев — и могут слышать черви, а вот более громкие звуки от источников большего размера для них не так важны. Градиент звукового давления возникает и в тимпанальных органах кузнечиков, и в заполненной жидкостью улитке млекопитающих. В случае последних этот градиент, по всей видимости, необходим, чтобы активировались механочувствительные волосковые клетки улитки. То есть активация чувствительных к звуку нейронов происходит у разных животных по одному принципу. Ранее ученые обнаружили, что эпигенетическая память позволила нематодам C. elegans избегать патогенных бактерий даже спустя четыре поколения. То есть одни черви встретились с бактерией, выяснили, что она опасна, и стали ее избегать, а их детям и внукам уже не потребовалось проверять бактерий на себе — они избегали их сразу благодаря унаследованным модификациям гистонов.