Зоологи и экологи обнаружили, что избыток азота в окружающей среде оказался связан с уменьшением количества бабочек в Швейцарии, в особенности для видов, находящихся под угрозой исчезновения. В работе, опубликованной в журнале Conservation Biology, исследователи отметили, что повышение уровня азота из-за использования азотных удобрений и другой деятельности человека, может быть недооцененной причиной сокращения численности насекомых.
В естественный круговорот азота (N) в природе вмешивается человеческая деятельность. Сжигание топлива и использование азотных удобрений приводит к повышенному уровню азота в окружающей среде. Все растения нуждаются в азоте, однако повышение его доступности стимулирует рост высококонкурентных видов, что приводит к снижению общего видового разнообразия растений. Изменения в структуре растительных сообществ влияют на насекомых и других животных, но это влияние все еще недостаточно изучено.
Команда ученых под руководством Тобиаса Рота (Tobias Roth) из Базельского университета решила выяснить, как отложения азота влияют на численность и разнообразие швейцарских бабочек. Для начала исследователи проанализировали научные публикации о связи между разнообразием бабочек и факторами окружающей среды.
Используя поиск по ключевым словам в Web of Science, ученые остановились на 32 научных статьях. В 84 процентах из них изучалось влияние среды обитания на разнообразие бабочек, в 75 процентах статей рассматривалось влияние климата на бабочек, а 47 процентов исследований были сконцентрированы на взаимосвязи бабочек и растительного сообщества. Ни одно из этих исследований не изучало влияние осаждения азота на видовое богатство бабочек. Ученые пишут, что хотя их литературные поиски не были исчерпывающими, нельзя не отметить, что избыток азота может быть недооцененной причиной сокращения численности бабочек.
Ученые проанализировали количество и видовое разнообразие бабочек и растений, используя данные, полученные в период с 2005 по 2009 год в рамках Швейцарской программы мониторинга биоразнообразия. Помимо данных о бабочках и растениях, ученые собрали информацию о климате и топографии исследуемых участков. Данные об осаждении азота авторы взяли из своего предыдущего исследования.
Данные для Швейцарской программы мониторинга собирали геодезисты на 383 равноотстоящих исследовательских участках, каждый размером один квадратный километр. Геодезисты проходили по трансектам длиной 2,5 километра, делая снимки бабочек и растений. Участки обследовались 7 раз в период с апреля по сентябрь в низинах и 4 раза в период с июля по август на высоте примерно 2000 метров. Во время каждой съемки геодезисты проходили трансекты в прямом и обратном направлении, регистрируя все виды бабочек и растений в пределах 5 метров с каждой стороны трансекты.
На исследуемых участках было зарегистрировано 183 вида бабочек. С помощью обобщенных линейных моделей, которые применялись к каждому виду отдельно, ученые показали, что численность особей этих видов уменьшалась с увеличением осаждения азота. Причем эффект оказался наиболее сильным для видов, находящихся под угрозой исчезновения (24 вида) и уязвимых (3 вида). Причины этого эффекта авторы статьи не обсуждают.
Исследователи пишут, что повышенный уровень азота влияет на бабочек опосредованно — через растения. Избыток азота приводит к увеличению густоты растительности, которая создает более прохладный микроклимат, в котором бабочек становится меньше. Другая причина может быть связана с тем, что прежде чем стать бабочками, гусеницы питаются определенными видами растений, а из-за повышенного уровня азота видовое разнообразие растений уменьшается.
Не только бабочки находятся под угрозой исчезновения. В 2019 году австралийские экологи обнаружили, что общая биомасса насекомых снижается на 2,5 процента в год, в основном, из-за химических удобрений.
Виктория Барановская