В весеннем лесу синхронизация — ключ к выживанию. Многие насекомые, особенно гусеницы, вылупляются именно тогда, когда листья деревьев ещё нежные и полны питательных веществ. Такое идеальное совпадение даёт им мгновенный доступ к еде. Но дубы нашли неожиданный способ дать отпор: если в один год дерево пережило сильное нашествие, следующей весной оно задерживает распускание листьев примерно на три дня. Для гусениц, которые вылупляются к этому моменту, листья всё ещё заперты в почках — и им просто нечего есть.
Эта задержка критична: три дня — это порог фенологического сдвига, который делает листву недоступной для молодых личинок. Если гусеницы выходят из яиц позже этого срока, они не успевают начать питание до момента, когда листья деревьев достигают фазы с максимальным содержанием дубильных веществ (таннинов). Эти соединения делают листву менее питательной и более токсичной, что резко снижает выживаемость вредителей и сокращает ущерб от объедания листвы примерно на 55%. Задержка менее трех дней обычно не дает такого защитного эффекта.
Такие данные представила международная группа учёных в журнале Nature Ecology & Evolution. «Тактика отсрочки работает для дуба лучше, чем химическая защита, например, горькие дубильные вещества в листьях, — объясняет доктор Сумен Маллик из Университета Вюрцбурга. — Производство большего количества таннинов потребовало бы от дерева огромных энергетических затрат».
«Это открытие принципиально меняет наше прежнее понимание начала весны в лесу», — подчёркивает исследователь. Оказывается, деревья могут корректировать сроки распускания не только в зависимости от температуры и погоды, но и от биологических угроз, таких как вспышки численности насекомых. Чтобы выявить эти закономерности, учёные объединили экологические наблюдения с передовыми спутниковыми технологиями. Вместо точечных наземных замеров они отслеживали территорию в 2 400 квадратных километров в Северной Баварии с помощью радарных спутников Sentinel-1. За пять лет (2017–2021) исследователи собрали 137 500 наблюдений с разрешением 10×10 метров на пиксель — примерно размер одной кроны. Всего проанализировали 27 500 пикселей на 60 лесных участках.
Ключевым годом для проверки гипотезы стал 2019-й, когда регион поразила масштабная вспышка непарного шелкопряда. «Радары зафиксировали, какие именно деревья были объедены и как они отреагировали на следующий год», — рассказывает профессор Йорг Мюллер, соавтор исследования. Спутники особенно ценны тем, что способны получать точные данные о кронах даже через плотную облачность. Задержка, вызванная насекомыми, проявляется как резкое и синхронное падение обратного рассеяния (backscatter) в пределах однородного лесного массива в течение нескольких дней. Для разделения задержек, вызванных погодными аномалиями и нашествиями, применяли методы машинного обучения, обучая модель на исторических данных с известными вспышками и погодными эпизодами.
Эти результаты объясняют, почему леса не всегда зеленеют так рано, как можно было бы ожидать при потеплении. Однако изменение климата может нарушить этот механизм: потепление зим и ранние весны ускоряют развитие яиц непарного шелкопряда, смещая выход гусениц на более ранние сроки, в то время как распускание почек деревьев может задерживаться из-за возвратных заморозков или сдвига фотопериода. В таких условиях естественная задержка в три дня теряется — гусеницы получают доступ к свежей, ещё не защищенной листве, что приводит к массовым вспышкам численности. Аномально теплые зимы также сокращают период гибели яиц от холода.
Данный вывод важен для охраны природы, так как многие существующие модели учитывают лишь климатические факторы и упускают взаимодействие между растениями и насекомыми. Деревья находятся в балансе: более тёплые условия подталкивают их к более раннему росту листьев, а давление вредителей — к задержке. Преимущество такой стратегии в её гибкости: дубы откладывают распускание только после реальных нашествий, что не даёт насекомым приспособиться к изменениям. «Эта динамичная борьба — пример высокой устойчивости и адаптивности леса в меняющемся мире», — заключает профессор Андреас Принцинг из Университета Ренна. В будущих исследованиях учёные планируют изучить эти механизмы ещё детальнее.
Источник: Oak trees are delaying spring to starve caterpillars