Insekter som är anpassade till ständigt våta miljöer, som tropiska regnskogar, brukar inte klara sig bra när omgivningen torkar ut. Ny forskning som publicerades i onsdags visar att de kan vara lika motvilliga till kraftiga regn.

Resultaten av en omfattande femårig studie utförd i Peru avslöjade en 50-procentig minskning av leddjursbiomassa efter korta perioder av både torka och ökad nederbörd. En av endast ett fåtal studier av denna omfattning som utförts i tropikerna, fynden tyder på att jordlevande leddjur, en grupp som inkluderar insekter och spindlar, kommer att vara mer mottagliga för klimatförändringar än man tidigare misstänkt.

"För det mesta när vi tänker på klimatförändringar tänker vi på värmande temperaturer, men nederbördsmönster kommer också att förändras, vilket är något insekter verkar vara särskilt känsliga för", säger Felicity Newell, postdoktor och tidigare doktorand med Floridas naturhistoriska museum. "Vi ser att extrema nederbördsfall kan ha negativa effekter över mycket korta tidsskalor."

Insektsapokalypsen får nya dimensioner

Upptäckten av en Guldlocks preferens för precis rätt mängd vatten gör sin debut mot en oroande bakgrund av befolkningsminskningar. Under de senaste två decennierna har tusentals studier dokumenterat insekters tillbakagång och utrotning på alla kontinenter utom Antarktis, ett mönster som vissa har kallat insektsapokalypsen.

Dessa resultat målar upp en skarp men ofullständig bild. De flesta av dessa studier har utförts i tätbefolkade tempererade regioner, medan planetens mest biologiska mångfald - tropikerna - har fått betydligt mindre granskning.

Hälften av all mångfald av insekter finns i tropikerna, och som ett resultat vet forskare mycket om endast en liten del av utsatta insektsarter. Denna obalans sätter strikta gränser för att förstå hur insekter kommer att klara sig med det komplexa problemet med klimatförändringar.

"En av de största utmaningarna är abiotiska faktorer som temperatur och nederbörd påverkar flera saker. De kan påverka både tillväxten av nya löv och leddjuren som livnär sig på dem. I tempererade system är det svårt att slita isär de två eftersom de ofta är mycket synkroniserat," sa Newell.

I tempererade zoner fortsätter årstiderna i ett snävt låssteg. Livet rör sig och frodas på våren och sommaren, sedan avtar och ligger i dvala på hösten och vintern. Nära ekvatorn är de årliga förändringarna mindre uttalade. Våta och torra årstider skapar rytmisk variation, men de konsekventa temperaturerna tillåter växter att behålla sina löv och tropiska ekosystem för att förbli aktiva året runt.

Med en konstant tillförsel av växtföda är varje stor ökning eller minskning av insektsöverflöd mer sannolikt resultatet av förändrade klimat. För forskare som Newell som vill förstå hur klimatförändringar kommer att påverka insektspopulationer är tropikerna den idealiska platsen att studera.

Insekter minskar i våta förhållanden av skäl som förblir oklara

Newell och medförfattaren Ian Ausprey tillbringade sammanlagt två och ett halvt år mellan 2015-2019 med att utföra fältarbete längs sluttningarna av Anderna i norra Peru. De bodde och arbetade med invånarna i lokala byar och samlade insekter flera gånger om året på platser som sträcker sig över 4 500 fot. Totalt samlade de in mer än 48 000 insekter, som de jämförde med nederbörds- och temperaturmätningar under hela året.

De förväntade sig att överflöd av insekter skulle vara starkt kopplat till växternas tillväxt. Medan de flesta träd och buskar inte förlorar sina löv i tropikerna, sammanfaller produktionen av unga, smidiga löv som gynnas av växtätande insekter med början av regnperioden. Men det här är inte vad de hittade. Den ljusgröna tillväxten, tolkad av satellitdata och visuell inspektion i fält, hade bara en liten effekt på insektsbiomassa.

Istället var nederbörden den enskilt största prediktorn för hur många insekter du kan förvänta dig att hitta på en viss plats.

"Arthropods biomassa minskade efter tre månaders torrt väder, men den minskade också efter tre månader av exceptionellt våta förhållanden," sa Newell. "Biomassan nådde en topp vid mellanliggande nederbörd, vilket skapade en dynamisk balans mellan för vått och för torrt."

Newell och Ausprey tog saker ett steg längre genom att försöka fastställa den exakta mekanismen bakom nedgångarna. De genomförde uttorkningsexperiment på insekter som samlats på fältet. De flesta av deras exemplar hade svårt att klara av ens en liten minskning av luftfuktigheten. Detta gällde särskilt små insekter; deras större yta-till-volym-förhållande gör dem särskilt benägna att torka ut.

Forskare har dock svårt att förklara varför förhållanden som är våtare än genomsnittet är problematiska. Teorierna sträcker sig från den fysiska skadan små insekter får genom att bli skövlad med regndroppar till minskade födosökstider orsakade av mer frekventa stormar. En annan idé hävdar att svalare temperaturer från långvarigt molntäcke kan hämma insekters tillväxt och utveckling.

"En hypotes är att det finns fler svampsporer under regnperioden, vilket skulle resultera i en större förekomst av entomopatogena svampar," sa Newell. Sådana svamppatogener som jagar insekter är vanliga i tropiska ekosystem. Infektion leder ofta till att insektsvärden dör, men först efter att deras beteende har förändrats radikalt för att säkerställa optimal spridning för nästa parti sporer, vilket är fallet för zombiemyran.

Oavsett orsaken oroar författarna sig för vad deras resultat kan förebåda för insekter och djuren som litar på dem i en snabbt värmande värld. Genom att kombinera sin information som samlats in på fältet med 50 års regionala nederbördsdata, utvecklade de också en prediktiv modell som kan hjälpa till att reda ut den "svarta lådan" av ekosystems funktion och respons. Deras modell tyder på att insekter kommer att vara bland de första organismerna som reagerar om förhållandena fortsätter att förändras mot ett farligt obalanserat klimat.

"Insekter är otroligt mångfaldiga och viktiga. De fyller ekosystemrollerna för pollinering och nedbrytning, och de fungerar som en matresurs för många fåglar och däggdjur," sa Newell. "Vår prediktiva modell visar att insekter reagerar på extrema regn, men hur de reagerar på förändrade klimat på lång sikt återstår att se." + Utforska vidare

Insekter kämpar för att anpassa sig till extrema temperaturer vilket gör dem sårbara för klimatförändringar, visar studien