Официальный сайт журнала "Экология и Жизнь"

Всё об экологии ищите здесь:

   
Сервисы:
Каналы:
Каналы:
Блоги:
Дайджесты,
Доклады:

ЭКО-ВИДЕО



Реклама


Translate this page
into English

Translate.Ru PROMT©


Система Orphus


Главная О НАС / ABOUT US Статьи Численность насекомых сокращается? /Ученые анализируют историческое свидетельства

Численность насекомых сокращается? /Ученые анализируют историческое свидетельства

Сбор разнообразных исторических данных может дать важную информацию о тенденциях сокращения численности насекомых.

Когда несколько лет назад птичий эколог Николас Роденхаус переехал в офис, он обнаружил, что в некоторых старых картотеках была захоронена потенциальная сокровищница данных. Груды забытых таблиц каталогизировали таксономические записи жуков, собранных в лиственных лесах Хаббард-Брук, штат Нью-Хэмпшир, между 1973 и 1977 годами. Изначально это исследование было предназначено для изучения рациона местных птиц. Убежденный, что электронные таблицы могут служить другой цели, Роденхаус, ныне заслуженный в колледже Уэллсли в Массачусетсе, решил попросить свою подопечную Дженнифер Харрис повторить выборку старых исследовательских сайтов. Ее работа, проведенная в период с 2015 по 2017 год, дразнила бы новую историю на основе старых данных, которая могла бы сообщить текущие загадки о том, как и почему некоторые насекомые, похоже, исчезают (1).


Некоторые популяции насекомых сокращаются — даже такие якобы универсальные виды, как большая мраморная бабочка Центральной Калифорнии, Euchloe ausonides. Исследователи отслеживают тенденции, используя долгосрочные данные о подсчете насекомых и исторические данные. Изображение предоставлено: Джойс Гросс (Калифорнийский университет, Беркли).

Харрис собирал жуков так же, как это делали исследователи семидесятых годов, используя оконные ловушки: прозрачные осколки стекла над небольшим желобом с водой. Жуки, летевшие низко к лесной подстилке, ударились о стекло и упали в воду, утонули, а позже были найдены. В период с 2015 по 2017 год исследователи дважды в неделю с середины мая по начало августа проверяли оконные ловушки на трех разных высотах и ​​идентифицировали жуков до уровня семейства. Среднее количество особей, отловленных между проверками ловушек, снизилось на 83% между 1970-ми и 2010-ми годами, а количество семейств жуков упало на 39%. Девятнадцать семей полностью исчезли. Хотя популяции насекомых обычно со временем расширяются и сокращаются, исчезновение целых семей гораздо более необычно.

Немногие энтомологи не согласятся, что по крайней мере некоторые виды насекомых сокращаются. Комбинация опубликованных данных и анекдотических свидетельств указывает на это для многих пчел, бабочек-монархов и светлячков, а также многих других видов (2  — 4). Несколько отчетов даже предполагают, что сокращение численности насекомых распространяется на сообщества и таксономические группы, например, затрагивая бесчисленное количество летающих насекомых, которые когда-то разбрызгивались по лобовым стеклам автомобилей, но теперь их слишком мало, чтобы их можно было заметить (5).

Несмотря на всепоглощающее ощущение того, что надвигается что-то зловещее, энтомологи не имеют четких и исчерпывающих данных о численности насекомых с течением времени. На данный момент описан миллион видов и, вероятно, еще 4,5 миллиона еще предстоит открыть (6). Частичные или анекдотические свидетельства показывают общие черты того, что кажется общим упадком, за некоторыми исключениями. Временами повествование кажется почти апокалиптическим. И все же некоторые исследования обнаруживают стабильную или увеличивающуюся популяцию членистоногих. Чтобы действительно количественно оценить происходящее, потребуются долгосрочные мониторинговые исследования, отслеживающие численность насекомых на протяжении десятилетий. Однако существует немного таких наборов данных. Когда они это делают, они становятся золотым стандартом для реконструкции тенденций.

Из-за отсутствия долгосрочных мониторинговых исследований энтомологи также обратились к другим видам исторических данных, чтобы получить сигналы об изменении популяции насекомых. Один из подходов — повторная выборка сайтов, которые были исследованы много лет назад, как это сделали Роденхаус и Харрис. Другой — копаться в музейных коллекциях, чтобы отслеживать изменения косвенных доказательств, таких как повреждение насекомыми листьев на наличие или отсутствие определенных видов насекомых с течением времени.

Эти ресурсы могут помочь заполнить некоторые пробелы в знаниях, чтобы количественно оценить масштабы, масштабы и причины изменения популяции насекомых. Даже в этом случае «для огромного количества видов насекомых у нас просто не будет достаточно данных, чтобы понять что-либо об их изменении», — говорит Роберт Гуралник, куратор отдела информатики биоразнообразия в Музее естественной истории Флориды, входящем в кампус Университета Флориды. в Гейнсвилле. Тем не менее, для избранных групп, когда можно собрать достаточно исторических данных, по его словам, взгляд в прошлое уже конкретизирует историю изменения популяций и сообществ насекомых.

Долгая перспектива

Поговорите с любым опытным энтомологом сегодня, и он, вероятно, расскажет свои собственные анекдоты о некогда обычных насекомых и других членистоногих, которые сейчас заметно отсутствуют. Арт Шапиро из Калифорнийского университета в Дэвисе заметил исчезновение местных пауков-ткачей; «В воздухе витает очень мало паутинки», — говорит он. И эти большие зеленые томатные гусеницы-рогатки, прожорливые вредители, о которых все еще предупреждают местные садовые колонны, тоже, кажется, вымерли в регионе. «Это звучит безумно, — говорит Шапиро, — но“ я думаю, что видел одну гусеницу за последние пять лет — чрезвычайно странно».

Помимо анекдотических наблюдений на собственном заднем дворе, Шапиро также руководит одной из тех редких долгосрочных усилий по отслеживанию изменений популяции насекомых, которые устанавливают высокую планку для выявления тенденций. Он отслеживал популяции 159 видов и подвидов бабочек на 10 участках в Калифорнии за последние 48 лет и строго задокументировал сокращение числа саженцев (Pholisora ​​catullus) и крупных мраморных (Euchloe ausonides) бабочек, среди других видов. Долгосрочные данные говорят о сокращении числа и необъяснимых исчезновениях.

По его словам, самый удивительный случай связан с большим мрамором с алебастровыми крыльями, пронизанными зелеными и черными отметинами. Бабочка была повсеместна в Центральной Калифорнии в начале 1970-х годов, где откладывала яйца два раза в год, ранней и поздней весной. Поскольку большие шарики могли переключаться с питания на своих родных растениях-хозяевах на обычные сорняки горчицы, которые покрывают холмы штата и пробиваются сквозь трещины на городских тротуарах, бабочка казалась отличным кандидатом для процветания в быстро урбанизирующейся Калифорнии. Вместо этого бабочка стала исчезать. По сравнению с 93 особями на трансектах на пяти участках в Центральной долине Калифорнии в 2001 году, размер большого мрамора сократился до всего 12 человек на всех трансектах в 2003 году, двух в 2005 году, одного в 2007 году и очень немногих с 2008 года (7). На полях Шапиро большие мраморные гусеницы исчезали последовательно: сначала вылетало поздневесеннее поколение, а через несколько лет — ранневесенний выводок. К 2008 году этот вид практически исчез в регионе.

Другие когда-то повсеместно распространенные калифорнийские бабочки также стали редкостью примерно в то же время, в том числе сажистые, глянцевые черные виды. Саженцы также питались сорными растениями и были настолько обычным явлением, что большинство коллекционеров бабочек даже не удосужились их поймать. «Никто не заботился об этом, и теперь его больше нет», — говорит Шапиро. Его ежегодные данные по подсчету саженцев показывают колеблющуюся и убывающую кривую численности с пиками от 105 до 32 особей на четырех участках в период с 1999 по 2003 год, с падением до подростков и 20 лет с 2004 по настоящее время, с периодическими более резкими спадами или всплесками численности.

На другом конце света, в Великобритании, популяции бабочек и других групп насекомых демонстрируют аналогичные тенденции. Самый продолжительный стандартизированный ежедневный опрос насекомых в мире, начатый в 1964 году в обширном поместье Rothamsted Research к северу от Лондона, показывает снижение. Отбор проб происходит каждое утро в 10 часов утра, когда исследователи собирают насекомых с помощью сети из 16 высоких всасывающих ловушек, которые непрерывно работают как на зеленых территориях Ротамстеда, так и по всей Англии и Шотландии. Каждая всасывающая ловушка выглядит как 30-футовый телефонный столб с перевернутой воронкой наверху, обладающий способностью всасывания мелких летающих насекомых, включая тлю, мух, жуков, а иногда и медоносных пчел или парящих мух. Несчастливых насекомых идентифицируют по видам, подсчитывают и хранят в пробирках в архивах Ротамстеда. В дополнение к всасывающим ловушкам во второй сети добровольных световых ловушек используются вольфрамовые лампы мощностью 200 Вт для привлечения и улавливания мотыльков и других ночных насекомых на ночной основе. В среднем за год в Соединенном Королевстве насчитывается 80 активных ловушек. Они щелкают в сумерках и выключаются на рассвете.

По этим образцам исследователи сначала подсчитывают собранных насекомых, а затем пытаются экстраполировать скорость изменения популяции с течением времени, объясняет Джеймс Р. Белл, глава Ротамстедского обследования насекомых. Белл провел исследование 2020 года, используя данные о более чем 24 миллионах отдельных бабочек и тлей, собранные в период с 1969 по 2016 год, чтобы оценить скорость изменения популяции для обеих групп (8). Данные показали взлеты и падения на протяжении многих лет, создавая кривые численности населения с множеством пиков и спадов. Но что важно, говорит Белл, за некоторыми периодами спада следовали фазы частичного восстановления, во время которых насекомые не совсем вернулись к своей исторической высокой численности. В результате общий наклон кривой имел тенденцию к снижению.

Популяции бабочек резко сократились, в целом на 31%. Популяции тли сократились на незначительные 7,6%, что говорит о том, что их популяции были более стабильными, но имели тенденцию к сокращению. По словам Белла, оценка этих темпов изменения популяции требует стандартизированной и последовательной долгосрочной выборки. В таких обследованиях, как в Ротамстеде, есть протоколы и оборудование для точных оценок. И данные опроса пока не дают хорошей картины. «Ученые по большей части согласны с тем, что количество насекомых сокращается», — говорит он в целом; если есть какие-либо споры, то это касается масштабов и темпов снижения.



Такие особи, как этот шмель, были частью огромного набора данных, которые использовались в февральском исследовании для отслеживания изменения популяции 66 видов. Естественная история и частные коллекции насекомых предлагают кладези исторических данных. Кредит изображения: Питер Сорой (фотограф).

Присутствие имеет значение

Исследователи могут использовать другие формы исторических данных, чтобы попытаться заполнить эту картину, даже без записей о тщательной выборке за десятилетия. Согласно исследованию 2020 года, посвященному долгосрочным изменениям биоразнообразия в Соединенном Королевстве (9) , записи, которые просто документируют присутствие или появление определенного вида в определенное время и в определенном месте, гораздо легче найти, чем так называемое изобилие. данные, полученные в результате интенсивного и дорогостоящего долгосрочного мониторинга. Это упрощает повторение или повторную выборку исследований, таких как исследование в Хаббард-Брук. Это также может предложить способ получить представление об изобилии насекомых — информацию, которая так необходима исследователям.

Шапиро и его коллеги сравнили данные о присутствии и численности 49 видов бабочек на четырех участках в Калифорнии за девять лет и обнаружили, что для многих видов данные о присутствии-отсутствии могут служить разумным заменителем данных о численности, говорит Шапиро (10). Полезность данных о присутствии для прогнозирования численности варьировалась в зависимости от вида, но 112 из 151 общей популяции бабочек показали аналогичные тенденции по обоим индексам с течением времени. Лишь горстка видов нарушила эту тенденцию со слабой корреляцией между данными о численности и данными о присутствии. Эти случаи объяснялись тем, что виды были настолько распространены, что их присутствие было постоянным в течение всего сезона, даже при том, что численность варьировалась, по словам авторов. Одним из ограничений этого подхода может быть несогласованность методов выборки между двумя типами исследований. И хотя данные о присутствии и численности не являются взаимозаменяемыми, их обычно тесная корреляция делает попытки повторной выборки одним из эффективных способов изучения изменений популяций насекомых за последнее столетие.

Данные о присутствии вместе с историческими данными о климате также могут пролить свет на то, что происходило в мире насекомых с течением времени. Например, экспериментальный лес Хаббард-Брук, где Роденхаус и Харрис собирали пробы жуков, имеет климатические данные за более чем 60 лет, включая изменение температуры, количества осадков и высоты снежного покрова. Многомерный анализ, сравнивающий каждую климатическую переменную с данными о жуках, показал, что размер популяции жуков тесно коррелирует со средней высотой снежного покрова зимой (1). В этом есть смысл, говорит Харрис, потому что жуки зимуют под землей и выживают, будучи изолированными толстым слоем снега. Поскольку изменение климата привело к потеплению леса, средняя высота снежного покрова уменьшилась, уменьшив теплоизоляцию, что могло привести к тому, что многие жуки перезимуют. «Наша статья, по сути, первая, в которой указывается причина упадка значительной группы насекомых, жуков», — говорит Роденхаус. Он добавляет, что аналогичные тенденции, вероятно, имеют место для зимующих насекомых в любой умеренной зоне, где снег сокращается в глубину и продолжительность, и те же процессы могут происходить в бореальных лесах более высоких широт.

Скрытые сокровища

Исследователи также копаются в музейных коллекциях и перепрофилируют наборы музейных данных, чтобы отслеживать тенденции в отношении насекомых. Например, в исследовании, проведенном с 2016 по 2018 год, эколог Эмили Мейнеке изучила оцифрованные коллекции дубовых листьев, хранящиеся в архивах Гарвардского университета Гербарии в Кембридже, Массачусетс (11). Многие листья были испещрены маленькими коричневыми шрамами — ранами от жевательных насекомых, нанесенных и заживших во время жизни листьев на дереве. Глядя в микроскоп, Мейнеке количественно оценила степень поражения насекомыми тысяч листьев дуба и нескольких других видов листьев, собранных в период с 1896 по 2015 год на северо-востоке США. Она была удивлена, обнаружив, что повреждение травоядных животных от жевательных насекомых увеличилось на 12% за последнее столетие, несмотря на документально подтвержденное сокращение численности многих видов насекомых в Новой Англии. Исследование также показало, что рост вреда, наносимого травоядными насекомыми, был связан с повышением зимних температур; некоторые популяции насекомых процветали в более мягкие холодные сезоны. По дубовым листьям невозможно точно определить, какие насекомые ответственны за повреждение; один или несколько таксонов насекомых могут стимулировать рост травоядности. Однако, вдохновленная своим предыдущим исследованием, Мейнеке, ныне доцент Калифорнийского университета в Дэвисе, теперь планирует обратить внимание на ущерб, причиненный травоядным животным, который может быть точно определен до одного вида, например, проходящие через туннели листовые минеры, роющие характерные извилистые следы. в листья.

«В этот драматический период глобальных антропогенных изменений есть победители и проигравшие»,

—Питер Сорой

Возможно, самая последняя находка из музейных записей о происшествиях — это набор данных о шмелях, построенный на оцифрованной информации из коллекций насекомых в музее естествознания и частных коллекций, начиная с 2015 года (12). В исследовании, опубликованном в феврале, использовался набор данных для моделирования изменений в присутствии и региональном богатстве 66 видов шмелей в Северной Америке и Европе за последнее столетие (13). Основываясь на примерно 550 000 записей с географической привязкой, авторы сравнили распределение шмелей с 1901 по 1974 год с их распределением в период с 2000 по 2014 год, а затем спросили, какие факторы окружающей среды могут способствовать наблюдаемым ими тенденциям к снижению. Исследование показало, что изменение климата — в частности, более частые экстремальные температуры и осадки, превышающие допустимые для пчел — были связаны с наибольшим снижением. По словам соавтора и эколога Питера Сорой, аспиранта Оттавского университета в Онтарио, Канада, потери в такой повсеместной и важной для сельского хозяйства группе приводят к кризису биоразнообразия, с которым сейчас сталкиваются многие виды.

Хотя эти последние гербарии и музейные находки могут не дать исчерпывающих ответов об изменениях популяций насекомых во всем мире, они все же иллюстрируют потенциал коллекций, помогающий собрать воедино спады и некоторые процессы, которые ими движут. Гуралник провел большую часть своей профессиональной жизни, отстаивая потенциал стандартизированных оцифрованных коллекций естествознания для изучения глобальных изменений. Когда его карьера началась в начале 90-х, исследователям часто приходилось посещать отдельные коллекции, чтобы получить доступ к своим данным, а то, что было доступно в Интернете, не было стандартизировано для разных учреждений. По его словам, в то время сбор данных о присутствии 66 видов шмелей в Северной Америке и Европе был невозможен. «С новыми технологиями мы можем начать собирать буквально миллиарды исторических записей, которые расположены в пространстве и во времени», — говорит он. И это дает огромный потенциал для изучения глобальных изменений насекомых.

Насекомые, добывающие листья, показанные здесь из коллекций Университета Коннектикута в Сторрсе, вырезают характерные туннели в листьях, которые можно проследить до уровня вида или рода шахтера, который их сделал. Такие остатки — один из новых способов отслеживания изменений популяции насекомых. Кредит изображения: Эмили Мейнеке (Калифорнийский университет в Дэвисе).

Уменьшение

Все эти исторические данные, полученные в результате длительного мониторинга, повторных исследований или музейных коллекций, помогают рассматривать текущие изменения популяции насекомых в более широком контексте, говорит эколог Хизер Харуба из Университета Оттавы.

Но эта тенденция не так проста, как повсеместное снижение. Не все популяции членистоногих сокращаются. «Кажется тривиальным сказать это», — отмечает доктор сельскохозяйственных наук Майкл Кроссли из Университета Джорджии в Афинах. «Но в контексте этого мрачного повествования об этом действительно стоит сказать». Кроссли был соавтором августовского исследования, в котором анализировалось более 5300 временных рядов данных о численности членистоногих с 12 участков долгосрочного экологического мониторинга в США. Оценивая множественные меры разнообразия, исследование показало, например, что 24% таксонов уменьшили видовое богатство более чем на одно стандартное отклонение, 35% увеличились более чем на одно стандартное отклонение и 41% не изменились более чем на одно стандартное отклонение. стандартное отклонение (14). По словам Кроссли, полученные данные несколько смягчают представление о массовом апокалипсисе насекомых. Но широко распространенные колебания также являются признаком продолжающихся изменений, добавляет Сорой, который не участвовал в исследовании. «В этот драматический период глобальных антропогенных изменений есть победители и проигравшие, — объясняет Сорой.

Другой недавний метаанализ, основанный на 166 исследованиях, каждое из которых длилось 10 или более лет в период с 1925 по 2018 год и проводился в 41 стране, в основном в зонах умеренного климата, выявил среднюю тенденцию сокращения численности наземных насекомых на 8,81% за десятилетие, и удивительно, что количество пресноводных насекомых увеличивается на 11,33% за десятилетие (15). По мнению авторов, этот вывод может отражать реформы в области чистой воды. Примечательно, что спад был менее выражен в охраняемых районах, что позволяет предположить, что урбанизация и развитие сельского хозяйства, связанные с утратой среды обитания и загрязнением, могут быть частью проблемы. Действительно, октябрьское исследование показало, что явные потери диких пчел Бельгии коррелируют с развитием сельского хозяйства (16). Данные о присутствии-отсутствии 205 видов в период с 1950 по 2016 год показали, что заселенность диких пчел по стране снизилась на 33%. Самые большие потери за последние 70 лет произошли в 1970-х и 1980-х годах. «В Европе картина полностью изменилась между Второй мировой войной и 1990-ми годами», — говорит соавтор Франсуа Дюшенн, аспирант по общественной экологии из Французского национального музея естественной истории в Париже. Он подозревал, что послевоенное расширение сельского хозяйства и урбанизация привели к сокращению численности пчел. Статистический анализ подтвердил, что интенсификация земледелия была тесно связана с меньшим количеством случаев появления пчел для многих видов. С другой стороны, урбанизация помогла распространению некоторых видов пчел; у других же дела обстоят хуже. Удивительно, — говорит Дюшенн, — в целом потепление климата оказало положительное влияние на бельгийских пчел.

Каким бы мощным ни был долгосрочный мониторинг, было просто слишком мало проектов, чтобы выявить таксономический охват или причины изменения тенденций в популяциях насекомых. По словам Белла, те исследования, которые действительно существуют, в основном сосредоточены в Северной Америке и Европе, потому что богатые страны мира могут позволить себе масштабные попытки отбора проб. Харуба говорит, что, например, дополнительная работа в тропиках поможет прояснить географические масштабы спада.

Чтобы понять, насколько серьезным и широко распространенным является сокращение численности насекомых, необходимы творческие подходы к анализу существующих данных. По словам Харуба, анализ исторических записей также напоминает о ценности последовательного сбора данных. По ее словам, для насекомых, которые еще не попали в беду, «трудно предвидеть, какие виды выйдут в упадок» в будущем. «Это хорошая причина для продолжения сбора данных сейчас».

Издается под лицензией PNAS.

источник

насекомыесборанализ 

16.01.2021, 512 просмотров.


Нравится

SKOLKOVO
17.02.2021 23:13:51

Существуют анализы на 2 разных типа антител к коронавирусу, но в поликлиниках делают только один

Врач из Инвитро разьяснил, что после вакцинации надо делать тест на S-белок, а не на N-белок вирусного капсида, который, как правило, делают в поликлиниках бесплатно.

антитела, Коронавирус, анализы

17.02.2021 00:06:25

Пыль разносит штаммы по всему миру?

Если  пыль из Африки попадает в Европу и Америку, то пыль из Китая могла вызвать пандемию? В эпоху вируса COVID-19 инфекциионный перенос c пылью приобретает новое значение.

пандемия, Африка, Китай

14.02.2021 23:08:48

Роботы против ковид-19

Международный онлайн-форум «Роботы против COVID-19» прошел в декабре на Робостанции ВДНХ.

форум, ковид-19, Москва

10.02.2021 23:17:59

Экспресс-тесты на коронавирус: споры специалистов и руководство для недоумевающих

Ученые все еще спорят о том, помогут ли миллионы дешевых быстрых диагностических наборов контролировать пандемию. Вот почему.

Специалисты, тест, Коронавирус

09.02.2021 22:48:29

Ковид-диагноз за 2 минуты

В России изобрели быстрый метод тестирования на коронавирус

тест, COVID-19, анализ

08.02.2021 22:41:18

Не дайте себя обмануть спадом заражений! / Новый штамм меняет правила игры

График заболевпемости объединяет две эпидемии: одну, быстро сокращающуюся, вызванную более старыми вариантами SARS-CoV-2, и меньшую, медленно растущую вспышку B.1.1.7

заражение, вирус, COVID-19

07.02.2021 21:34:33

В Екатеринбурге для лечения COVID применили ноу-хау подводников

В екатеринбургском госпитале ветеранов Екатеринбурга для реабилитации пациентов после COVID начали применять барокамеры. Об этом URA.RU рассказали специалисты клиники. Популярное у дайверов оборудование помогает пациентам, перенесшим коронавирус, привести в порядок легкие, а также насытить кислородом другие системы организма.

Екатеринбург, лечение, COVID

RSS
Архив "#ПроЗдоровье"
Подписка на RSS
Реклама: