• Artă și cultură
  • Afaceri și economie
  • Educație și societate
  • Mediu inconjurator
  • Sănătate
  • Drept și politică
  • Stiinta tehnologiei
  • Internaţional

Creșterea nivelului de dioxid de carbon reprezintă o amenințare nerecunoscută anterior pentru fluturii monarhi

ANN ARBOR - Un nou studiu realizat la Universitatea din Michigan relevă o amenințare nerecunoscută anterior pentru fluturii monarhi: nivelurile de montare a dioxidului de carbon atmosferic reduc proprietățile medicinale ale plantelor de lapte care protejează insectele iconice de boli.

Frunzele de lapte conțin toxine amare care îi ajută pe monarhi să îndepărteze prădătorii și paraziții, iar planta este singurul aliment al omidelor monarhi. Într-un experiment de mai mulți ani la stația biologică U-M, cercetătorii au crescut patru specii de lapte cu niveluri diferite ale compușilor de protecție, care sunt numiți cardenolide.

reprezintă

Cercetătorul Leslie Decker cu un fluture monarh într-un laborator al Universității din Michigan. Credit de imagine: Austin Thomason, Michigan Fotografie

Jumătate din plante au fost cultivate sub niveluri normale de dioxid de carbon, iar jumătate dintre ele au fost scăldate, din zori până la amurg, în aproape dublul acestei cantități. Apoi plantele au fost hrănite sute de omizi monarhi.

Studiul a arătat că cea mai protectoare dintre cele patru specii de lapte și-a pierdut proprietățile medicinale atunci când a fost crescută sub CO2 crescut, rezultând într-o scădere accentuată a capacității monarhului de a tolera un parazit comun, precum și o reducere a duratei de viață de o săptămână.

Studiul a analizat doar modul în care nivelurile ridicate de dioxid de carbon modifică chimia plantelor și modul în care aceste schimbări, la rândul lor, afectează interacțiunile dintre monarhi și paraziții lor. Nu a examinat efectele modificării climei ale gazelor de captare a căldurii emise atunci când combustibilii fosili sunt arși.

„Am descoperit un mecanism indirect nerecunoscut anterior, prin care schimbările de mediu în curs - în acest caz, creșterea nivelului de CO2 atmosferic - pot acționa asupra bolilor fluturilor monarhi”, a declarat Leslie Decker, primul autor al studiului, care este programat pentru publicare în iulie. 10 în revista Ecology Letters.

Rezultatele noastre subliniază faptul că schimbările globale de mediu pot influența interacțiunile parazit-gazdă prin modificări ale proprietăților medicinale ale plantelor, a spus Decker, care a efectuat cercetarea pentru disertația sa de doctorat în cadrul Departamentului de Ecologie și Biologie Evolutivă U-M. Acum este cercetător postdoctoral la Universitatea Stanford.

Ecologul U-M Mark Hunter, consilierul de disertație al lui Decker și coautor al lucrării Ecology Letters, a declarat că rezultatele studiului monarhului au implicații largi. Multe animale, inclusiv oameni, folosesc substanțe chimice în mediu pentru a ajuta la controlul paraziților și bolilor. Aspirina, digitalul, Taxolul și multe alte medicamente proveneau inițial din plante.

Omida Monarch pe o plantă de lapte într-un laborator al Universității din Michigan. Credit de imagine: Austin Thomason, Michigan Fotografie

"Dacă dioxidul de carbon crescut reduce concentrația de medicamente din plantele pe care monarhii le folosesc, ar putea schimba concentrația de medicamente pentru toate animalele care se auto-medicează, inclusiv pentru oameni", a spus Hunter, care a studiat monarhi la Stația Biologică UM. vârful nordic al Peninsulei de Jos a Michiganului, de mai bine de un deceniu.

„Când jucăm ruleta rusă cu concentrația de gaze atmosferice, jucăm ruleta rusă cu capacitatea noastră de a găsi noi medicamente în natură”, a spus el.

Lucrările anterioare din laboratorul lui Hunter au arătat că unele specii de lapte produc niveluri mai scăzute de cardenolide atunci când sunt crescute sub dioxid de carbon ridicat. Această descoperire a atras atenția lui Decker, care împreună cu Hunter a conceput un studiu de urmărire pentru a analiza impactul potențial al creșterii CO2 asupra susceptibilității bolii monarhilor în viitor.

Ei au creat un sistem experimental care le-a permis să manipuleze și să măsoare toate verigile cheie din lanț: nivelurile de dioxid de carbon, concentrațiile de toxine din frunzele de lapte, infecția cu paraziți și sensibilitatea monarhului la acești paraziți. Munca de teren a fost realizată în 2014 și 2015.

În interiorul a 40 de camere de creștere pe un vârf de deal la stația biologică, au expus plantele de lapte la două niveluri diferite de dioxid de carbon. Douăzeci de camere au fost menținute la concentrații globale de CO2 de aproximativ 400 de părți pe milion și 20 de camere au primit 760 ppm de CO2, un nivel care ar putea fi atins cu mult înainte de sfârșitul secolului dacă arderea combustibililor fosili continuă.

Doi fluturi monarhi pe o plantă de lapte într-un laborator al Universității din Michigan. Credit de imagine: Austin Thomason, Michigan Fotografie

Cele patru specii de lapte au diferit în ceea ce privește nivelurile lor de compuși cardenolidici de protecție. Cea mai protectoare specie a fost Asclepias curassavica, cunoscută în mod obișnuit sub denumirea de lapte tropical. Plantele crescute în cameră au fost hrănite cu omizi monarh și fiecare omidă a primit o dietă constantă a unei singure specii de lapte cu expunere cunoscută la dioxid de carbon.

Omizele în vârstă de trei zile au fost, de asemenea, infectate cu doze atent controlate ale unui parazit monarh comun care este îndepărtat de patogenul malariei. Ophryocystis elektroscirrha este un protozoar care scurtează durata de viață a unui monarh adult, îi împiedică capacitatea de a zbura și reduce numărul de descendenți pe care îi produce.
În aproximativ două săptămâni, omizele infectate au crescut la o lungime de aproximativ 2 inci, cu benzi izbitoare de culoare galbenă, albă și neagră. Apoi au pupat în interiorul unei crizale cu coajă dură timp de aproximativ 10 zile înainte de a apărea ca fluturi portocalii și negri.

La laboratorul stației lor biologice, Decker și Hunter au crescut sute de monarhi adulți. Durata de viață a fiecărui individ - în Michigan, fluturii monarhi trăiesc de obicei aproximativ o lună - a fost înregistrată, iar numărul de spori paraziți de pe fiecare carcasă a fost numărat.

Îmbinând toate aceste date, cercetătorii au reușit să stabilească modul în care modificările nivelurilor de dioxid de carbon atmosferic au modificat concentrațiile de toxine din cele patru specii de lapte și, la rândul lor, modul în care expunerea la acele plante a afectat durata de viață a monarhului și sensibilitatea la boli.

Cercetătorul monarh Leslie Decker la un laborator al Universității din Michigan. Credit de imagine: Austin Thomason, Michigan Fotografie

Cele mai mari scăderi ale toleranței la paraziți și ale duratei de viață a fluturilor s-au produs la monarhi care s-au hrănit cu A. curassavica, o specie de lapte în care producția de cardenolide a scăzut cu aproape 25% atunci când a fost crescută sub CO2 crescut.

La omizile care s-au hrănit cu lapte A. curassavica crescut sub CO2 crescut, toleranța față de parazit a scăzut cu 77% în comparație cu omizile care s-au hrănit cu A. curassavica cultivate sub CO2 la nivel mediu.

Monarhii care s-au hrănit cu A. curassavica crescută sub CO2 crescut au suferit o reducere a duratei de viață de șapte zile din cauza infecției parazitare. Paraziții au redus durata medie de viață cu doar două zile pentru monarhii care au consumat A. curassavica crescut sub niveluri de CO2 ambientale.

„Am reușit să arătăm că o specie medicinală de lapte de lapte își pierde abilitățile de protecție datorită dioxidului de carbon crescut”, a spus Decker. "Rezultatele noastre sugerează că creșterea CO2 va reduce toleranța fluturilor monarhi la parazitul lor comun și va crește virulența parazitului."

În ultimii ani, populațiile de monarhi au scăzut rapid. Cele mai multe discuții despre situația dificilă a fluturelui monarh se concentrează pe pierderea habitatului: tăierea copacilor din pădurea mexicană unde monarhii petrec iarna, precum și pierderea plantelor sălbatice de alge care le susțin în timpul migrației lor anuale în America de Nord.

"Pierderea habitatului, problemele din timpul migrației și schimbările climatice contribuie la scăderea monarhilor", a spus Hunter. "Din păcate, rezultatele noastre se adaugă la această listă și sugerează că monarhii infectați cu paraziți vor deveni în mod constant mai bolnavi dacă concentrațiile atmosferice de CO2 continuă să crească".

Celălalt autor al lucrării Ecology Letters este Jacobus de Roode de la Universitatea Emory. Lucrarea a fost susținută de Fundația Națională pentru Științe.