Insekter och mikroorganismer som livnär sig på växter, skär upp löv, modifierar bladvävnad eller producerar bladfläckar och andra typer av skador, är vanligtvis kända som skadedjur och anses vara skadliga, men ändå är interaktioner mellan växter och deras naturliga fiender viktiga källor till biologisk mångfald.
I tropiska skogar, till exempel, är dessa "skadegörare" en del av stora ekologiska nätverk som ekosystemens funktion beror på. Om de minskar kan hela skogen påverkas, med konsekvenser som är dåligt förstådda.
En artikel publicerad i Journal of Ecology visar att förlusten av stora växtätande däggdjur som tapirer, rådjur och peccaries kan vara en faktor i nedgången av interaktioner mellan växter och deras naturliga fiender.
"Växtarter ökar på kort sikt i frånvaro av stora däggdjur som livnär sig på växter och trampar eller förändrar markens struktur. Eftersom patogener har mycket specifika relationer med värdväxter, minskar deras förmåga att sprida sig och fortsätta sin livscykel i områden med större artrikedom.
"En minskning av interaktioner mellan växt-patogener kan ha evolutionära konsekvenser för båda", säger Carine Emer, första och motsvarande författare till artikeln. Studien som den beskriver genomfördes medan hon var postdoktor vid São Paulo State University's Institute of Biosciences (IB-UNESP) i Rio Claro, Brasilien.
En annan möjlig orsak till att patogenerna minskar i frånvaro av stora växtätare är det faktum att dessa däggdjur reser långa sträckor i skogen och bär mikroorganismer mellan växter, vilket inte händer när de dör ut lokalt.
Resultaten som redovisas i artikeln härrörde från två projekt. Den nyare, "DEFAU-BIOTA:effekterna av defaunation på markens kol- och växtfunktionella mångfald i den atlantiska regnskogen", leds av Mauro Galetti, professor vid IB-UNESP och sista författare till artikeln.
Det andra projektet var ""Ekologiska konsekvenser av defaunation i den atlantiska regnskogen", också ledd av Galetti, som sedan 2009 har arbetat med ett experiment för att utesluta växtätare som omfattar ett stort antal parade öppna, stängda skogstomter, var och en på 15 kvadratmeter, i fyra platser i delstaten São Paulo De stängda tomterna är inhägnade för att förhindra att stora däggdjur kommer in i och ut ur de öppna tomterna.
Kamerafällor på alla tomter gör det möjligt för forskarna att observera effekterna av uteslutningen av peccaries, tapirer, rådjur, pacas och agoutis (exclosure) på växterna och jorden, såväl som på ekologiska interaktioner som lövätande av insekter. Tidigare forskning av gruppen visade på betydelsen av stora däggdjur för markgödsling, rumslig strukturering av växtsamhällen och spridning av frön i skogar.
Galetti är också en av huvudutredarna för Center for Research on Biodiversity and Climate Change (CBioClima), ett forsknings-, innovations- och spridningscenter (RIDC).
Däggdjur, insekter och mikroorganismer
I sin senaste studie analyserade forskarna skador på 10 050 löv från 3 350 växter i 86 tomter i områdena Itamambuca, Ilha do Cardoso, Carlos Botelho State Park och Vargem Grande Paulista.
De klassificerade bladskador i fem funktionella grupper, inklusive skador orsakade av insekter (som skalbaggars larver och fjärilar) och av patogener (som bakterier, svampar och virus). De analyserade löv på växter med en höjd av 1 m eller mindre. Dessa träd och andra växter tillhör underplanet, växtskiktet mellan skogstak och skogsbotten, och ligger på rätt nivå för att stora växtätare ska kunna ta bort löv.
Forskarna bedömde bladskador på en skala från 0 (ingen skada) till 6 (75%–99% skadad). I områden utan stora växtätare (slutna tomter) var den totala bladskadan 9% lägre (jämfört med öppna tomter) och skadorna som enbart orsakades av patogener var 29% lägre. Det fanns inga signifikanta skillnader i skador orsakade av insekter på slutna och öppna tomter.
"Växter har interagerat med sina naturliga fiender i tusentals år i en kapprustning som involverar attack och försvar. De försvar de har utvecklat är både fysiska och kemiska. Patogener och andra naturliga fiender skapar nya former av attack, och växter svarar med nya försvar. .
"Denna process är nyckeln till att producera och upprätthålla biologisk mångfald eftersom den kan leda till uppkomsten av nya arter av växter och organismer som interagerar med dem", säger Emer, för närvarande forskare vid Rio de Janeiros botaniska trädgård och Juruá Institute.
På sikt kan en minskning av växt-patogen-interaktionen innebära att processen upphör att bidra till biologisk mångfald via naturligt urval. Nyligen analyserade till exempel tyska forskare fossila löv och visade hur stora förändringar av vegetationsstrukturer under de senaste 66 miljoner åren ledde till förlust av interaktioner och funktionell mångfald i vissa grupper av växtätande insekter.
En liknande trend kan ha inträffat som ett resultat av patogenförlust i områden som är föremål för förändringar i vegetationsstrukturer på grund av förlusten av stora däggdjur.
"Vår studie gav innovativa resultat och förtjänar just av den anledningen att utvidgas till andra områden av Atlantisk regnskog i Brasilien, och till andra tropiska skogar. I vilket fall som helst visade den på ett ytterligare problem som kan orsakas av utrotning av stora däggdjur, " sa Emer.
Nacho Villar, den andra motsvarande författaren till artikeln, är för närvarande en forskare vid Dutch Institute of Ecology (NIOO-KNAW). Medförfattarna Natália Melo, Valesca Ziparro och Sergio Nazareth utförde fältarbetet och den botaniska identifieringen.
Mer information: Carine Emer et al, Samspelet mellan defaunation och fylogenetisk mångfald påverkar bladskador av naturliga fiender i tropiska växter, Journal of Ecology (2024). DOI:10.1111/1365-2745.14273
Journalinformation: Journal of Ecology
Tillhandahålls av FAPESP
