Влияние изменения климата на вредные для растений организмы

Влияние на виды вредных организмов

Влияние изменения климата на виды вредных организмов многогранно и включает непосредственные и косвенные воздействия и их возможные взаимодействия. В конкретном месте сдвиг в потеплении и других климатических и атмосферных условиях может привести к непосредственному или косвенному воздействию на насекомых-вредителей, патогены и сорные растения. К возможному непосредственному и косвенному воздействию на вредные организмы относится следующее: изменения в их географической распространенности, в частности, расширение или сужение ареала либо увеличение риска интродукции вредного организма; изменения в фенологии, в частности, изменение сроков весенней активности или синхронизация событий жизненного цикла вредных организмов с жизненными циклами растений-хозяев и естественных врагов; а также изменения в популяционной динамике, такие как перезимовка и выживаемость, темпы роста численности или количество поколений полициклических видов (Juroszek and von Tiedemann, 2013a; Richerzhagen et al., 2011).

В целом, на все важные стадии жизненного цикла насекомых-вредителей, патогенов и сорных растений (выживаемость, размножение и распространение) в большей или меньшей степени непосредственное влияние оказывает температура, относительная влажность, качество или количество света, а также ветер, либо любое сочетание этих факторов. Физиологические процессы большинства видов вредных организмов особенно восприимчивы к температуре (Juroszek et al., 2020). Например, на вирусы растений и насекомых-переносчиков особо благоприятное воздействие могут оказывать высокие температуры до того момента, пока не будет достигнут верхний температурный предел (Trebicki, 2020). В трехлетнем полевом эксперименте на посадках кукурузы в условиях тропического климата, как отмечается в работе Reynaud et al. (2009), было продемонстрировано, что случаи возникновения полосатости кукурузы (вызываемой вирусом полосатости кукурузы) и численность переносчика – цикадки Cicadulina mbila – были тесно связаны с температурой, быстро увеличиваясь при температуре выше 24 °C, однако температура 30 °C и выше может оказать неблагоприятное воздействие на цикадку и соответствующую передачу вируса (Juroszek and von Tiedemann, 2013c). Поэтому можно ожидать, что глобальное потепление будет способствовать распространению многих насекомых-переносчиков и вирусов, которые они передают, по крайней мере, в определенном диапазоне температур.

Косвенное воздействие имеет место через растение-хозяина либо в результате вызванной изменением климата адаптации в сфере управления растениеводством (Juroszek et al., 2020). Более теплые средние температуры воздуха, особенно ранней весной в условиях умеренного климата, могут привести к тому, что стадии жизненного цикла растений-хозяев будут протекать раньше (Racca et al., 2015). Это может повлиять на патогены, которые заражают растение-хозяина на определенной стадии жизненного цикла, например, на возбудителей болезней пшеницы, таких как виды Fusarium, заражающие пшеницу во время цветения (Madgwick et al., 2011; Miedaner and Juroszek, 2021a). Адаптация в сфере управления растениеводством, вызванная изменением климата, включает внедрение орошения, отказ от глубокой обработки почвы, смещение сроков посева, а также выращивание больше одной культуры в год. Орошение кукурузы в юго-восточной части Африки, например, позволило выращивать кукурузу круглый год, однако также способствовало увеличению популяций насекомых-переносчиков, что в результате привело к увеличению воздействия вируса полосатости кукурузы на орошаемых полях, а впоследствии и на неорошаемых полях (Shaw and Osborne, 2011).

Взаимодействие факторов, влияющих на вредные организмы, может быть сложным. Например, эксперименты в реальных полевых условиях с использованием метода FACE показали многогранность взаимодействия между ростом сорняков и температурой, водой и концентрацией CO2 в измененных условиях окружающей среды (Williams et al., 2007), в свою очередь, другие эксперименты продемонстрировали, что стресс, вызванный недостатком воды, может изменить конкурентные отношения между сорными и сельскохозяйственными растениями с точки зрения их реакции на повышение концентрации CO2 (Valerio et al., 2011). В условиях хорошего полива томат (Lycopersicon esculentum), относящийся к C3-растениям, выигрывает в росте при увеличении концентрации CO2 по сравнению с сорняком Amaranthus retroflexus, относящимся к C4-растениям, тогда как в условиях водного стресса при увеличении концентрации CO2 большую пользу получает A. retroflexus по сравнению с томатом. Следовательно, такие эксперименты (Valerio et al., 2011; Williams et al., 2007), проводимые как в контролируемых, так и в полевых условиях, показывают, что невозможно предсказать реакцию растений на увеличение концентрации CO2 только исходя из типа пути фотосинтетического метаболизма (C3 или C4), поскольку существуют сложные взаимодействия, в том числе, с такими факторами, как водообеспеченность и температура. Эти выводы соответствуют недавно опубликованному мета-анализу (Vilà et al., 2021), который был специально проведен для изучения совокупного влияния сорных растений и изменения климата на сельскохозяйственные культуры.