Tápanyagban szegény élelmiszerhálózaton elkapott rovarok

Tápanyagban szegény élelmiszerhálózaton elkapott rovarok
Tápanyagban szegény élelmiszerhálózaton elkapott rovarok
Anonim

Egy önmagát tisztelő szülő sem nevelné fel újszülöttjét pusztán cukortartalmú étrenden. Ehelyett a jó szülők ügyelnek arra, hogy anyatejet adjanak, vagy olyan tápszert keverjenek össze, amely tartalmazza a babának a növekedéshez szükséges összes energiát és tápanyagot.

Sajnos az anyatermészet nem olyan szerelmes szülő. A Nature november 30-i számában publikálandó tanulmányban az Arizonai Állami Egyetem ökológusa, Jim Elser és munkatársai azt találták, hogy a növényekkel táplálkozó rovarok olyan tápanyagszegény táplálékot kapnak, hogy az gátolja a növekedést.

A kutatók alapvető kémiai elvek alapján értékelték a szárazföldi élőhelyeken élő rovarok számára elérhető tápláléktalan menüt.Ezután összehasonlították a növényevő állatok számára elérhető táplálékkal a tavakban, ahol úgy tűnik, hogy az állatok szó szerint tápanyagban gazdag ételekben úsznak. A vízi táplálék kiváló minősége zöld utat ad az étkezőknek a gyors növekedésnek.

Elser, egy vízi ökológus tizenegy másik vízi és szárazföldi ökológia szakértővel közösen végezte el a tanulmányt. „A fő cél az volt, hogy megtaláljuk a vízi és a szárazföldi táplálékhálózatok egymással való összehasonlítását” – mondja. Az ökológusok már sokat tudnak arról, hogy a tápanyag-egyensúly hogyan befolyásolja a tavak táplálékhálózatait. Azt akarták kideríteni, hogy a vízi tápanyag-egyensúly elvei alkalmazhatók-e a szárazföldi környezetben.

Ezzel az összehasonlítással a legegyszerűbb a táplálékhálózat – a növények és az őket megeszkedő állatok – tövében kezdeni. A tavakban és a szárazföldön élő növények és növényevők közötti kölcsönhatások vizsgálatával a kutatók azt remélték, hogy meghatározzák, hogy a táplálékhálók tápanyag-egyensúlya változik-e a különböző környezetekben.

Az eltérő élőhelyek, valamint a bennük élő növények és állatok tisztességes összehasonlításának egy közös pénzen kell alapulnia. „Annyira különbözőnek tűnnek, ha rájuk gondolunk – mikroszkopikus algák a tavakban és a szárazföldi fák – hogyan hasonlítja össze ezeket a dolgokat?” – kérdezi Elser. „Meg kell találni valamit, ami közös bennük, és ami közös bennük, az az elemi összetételük, mert minden élőlény ugyanazokat az elemeket használja testének felépítéséhez.”

Megvizsgálták a nitrogén, foszfor és szén elemek tartalmát a vízi és szárazföldi szervezetekben. Az ilyen típusú kutatások a kémiai sztöchiometria alapelveit alkalmazzák, a kémiai reakciókban előforduló több elem egyensúlyának tanulmányozását.

A nitrogén és a foszfor központi szerepet töltenek be a sztöchiometria élőlényekre való alkalmazásában, mivel a növényi és állati sejteknek szükségük van ezekre az elemekre, hogy új fehérjéket, DNS-t és más molekulákat állítsanak elő a növekedés során. Valójában úgy tűnik, hogy a nagyon magas növekedési ütemű állatok szervezetében több foszfor van, mint a lassú növekedésű állatok testében.Ezért a nitrogénben és foszforban gazdag növényeket táplálónak tekintik.

A molekulákban lévő szén az új testanyagok fő szerkezeti építőkövei, valamint a növekedéshez szükséges energiaforrás. A többlet széntartalmú élelmiszerek azonban nem biztosítanak jó forrást a többi fontos tápanyaghoz. „A sztöchiometriában ez azt jelenti, hogy ezek az élelmiszerek rossz minőségűek. Mintha állandóan mályvacukrot ennénk. Minden bizonnyal kielégítheti napi energiaszükségletét, ha mályvacukrot eszik, de nem tud növekedni, mert többre van szüksége, mint energiára a növekedéshez” – magyarázza Elser.

„Kiegyensúlyozott táplálkozásra van szükség. A sztöchiometria egy módszer annak eldöntésére, hogy néz ki a kémiailag kiegyensúlyozott étrend.”

Elser és munkatársai rengeteg adatot gyűjtöttek össze a növények és állatok kémiai összetételéről korábban publikált tanulmányokból. Szakirodalmi kutatásaik 501 szárazföldi növényről, például fákról és füvekről, algákról és más mikroszkopikus élőlényekről 226 tóból, 130 szárazföldi rovarfajról, például pillangókról és szöcskékről, valamint 43 plankton rákfajról (a vízben élő apró, rovarszerű állatokról) adtak információt. oszlop).

Fontos új lépés volt a növényevő állatok nitrogén-, foszfor- és széntartalmának elemzése – magyarázza Elser. A testükben lévő elemek mennyisége jelzi, hogy az egyes tápanyagokból mennyire van szükségük az étrendjükben. „Nem elég csak figyelembe venni, hogy mi az étel. Figyelembe kell venni, hogy az állatnak mire van szüksége a biomasszájának felépítéséhez” – mondja.

Felfedezték, hogy – ahogy Elser fogalmaz – „a hiba az is hiba, az hiba”. Az egyes élőhelyeken belül az állatok összetétele némileg változott, de összességében a növényevők testének tápanyagtartalma nagyon hasonló volt mindkét élőhelyen. Ez értékes tudás, mert „bármit is tanultunk a tavak sztöchiometriájáról, növekedéséről vagy tápanyag-egyensúlyáról, valószínűleg áttérhetünk a szárazföldi rovarokra anélkül, hogy attól kellene tartanunk, hogy drasztikusan eltérő igényeik vannak” – mondja Elser.

Ugyanez nem igaz a poloskák táplálékforrására. „A különböző élőhelyeken található táplálékhálók táplálkozási minőségüket tekintve valóban különböző alapokra épülnek” – fedezte fel Elser.

A nitrogén és a foszfor bőségesen található az algákban. Ezek a vízi növények olyanok, mint a rákfélék tápszere, és elősegítik a gyors növekedést. A szárazföldi növények azonban inkább a cukros gyorsételekhez hasonlítanak, több szenet és körülbelül háromszor kevesebbet tartalmaznak a növekedéshez szükséges nitrogénből és foszforból. A tápanyagban szegény leveleket felfaló rovaroknak nincs más lehetőségük, mint lassan növekedni.

„A növényevők sikere és dinamikája, valamint az, hogy milyen tápanyagok korlátozzák őket, valószínűleg nagyon eltérő a tavakban és a szárazföldi rendszerekben.” És ez meghatározó lehet abban, hogy a növényevő állatok hogyan fejlődnek a két élőhelyen, mondja Elser. „Az evolúciós következtetés az, hogy a nagy növekedési ütemű életmód megvalósíthatóbb lehet foszforban gazdag környezetben”, például tavakban.

A szárazföldön gyorsan növekvő rovarok érzékenyek lesznek az instabil populáció-ingadozásokra vagy akár a kihalásra is, mondja Elser. „Ahogy gyorsabban növekszik, úgy nő a tápanyagigénye, de előfordulhat, hogy a környezete nem biztosítja azokat a tápanyagokat olyan szinten, amely el tudja tartani Önt.Egy ilyen szervezet súlyos élelmiszer-minőségi problémáktól szenvedne, és ezért evolúciósan nem kivitelezhető.”

Ezek a megállapítások a mezőgazdaságra is jelentős hatással lehetnek. A terményeiket trágyázó gazdálkodók tápanyagban gazdag, gyorsan növekvő növényeket termelnek. De nitrogénben és foszforban gazdag terméseik vonzóbbak a jó minőségű étrendet kereső kártevő rovarok számára. Lehetséges, hogy a gazdálkodók minimálisra csökkenthetik a rovarok termésveszteségét, ha olyan műtrágyákat használnak, amelyek elég magas nitrogén- és foszfortartalmúak a termésnövekedés serkentéséhez, de ezekben a tápanyagokban túl alacsonyak ahhoz, hogy ideális étrendet hozzanak létre a kártevők számára.

A cikk társszerzői: Robert F Denno, Andrea Huberty (Rovartani Tanszék, Maryland Egyetem, College Park), Sebastian Interlandi, Susan S Kilham School of Environmental Science, Drexel Univ, Philadelphia), Edward McCauley (Ökológiai osztály, Calgary Egyetem), Kimberly L Schultz (Környezetbiológiai Tanszék, SUNY, Syracuse), Evan H Siemann (Ökológiai Tanszék, Rice Univ, Houston), Robert W Sterner (Ökológiai Tanszék, Minnesota Egyetem, Szent Pál)

Az adatkészletek és az eredeti hivatkozások teljes összefoglalása megtekinthető a http://www.nceas.ucsb.edu/ecostoichiometry. címen.

Ha többet szeretne megtudni az ezen a területen végzett kutatásokról, lásd:

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Speciális patkók mérik a lovak gyorsulását, értékelik a rehabilitációs módszereket
Olvass tovább

Speciális patkók mérik a lovak gyorsulását, értékelik a rehabilitációs módszereket

A lovak leggyakrabban elszenvedett sérülései a lovasok által kifejtett nyomásból származnak, és annak ismerete, hogy a lovak mozgása milyen erőket fejt ki, rendkívül hasznos lehet az ilyen sérülések kezelésének mérlegelésekor. A Wageningeni Egyetem tudóscsoportja Johan van Leeuwen professzor vezetésével tanulmányokat végzett a különböző lovas technikák előnyeiről a sérülések kockázatának csökkentésében, valamint a lovak rehabilitációs módszerének előnyeiről.

Zöld megoldás a bioüzemanyag-termelésre: Növényekből származó enzimek
Olvass tovább

Zöld megoldás a bioüzemanyag-termelésre: Növényekből származó enzimek

Az alternatív tüzelőanyagok növényi anyagokból történő előállítására irányuló jelenlegi törekvések mellett olyan enzimekre van szükség, amelyek ezt az anyagot hasznosítható vegyületekké bontják le, ipari mennyiségben és alacsony költséggel. A Texas A&M Egyetem tudósainak egyik csoportja megoldást talált:

Smithsonian Coral Biodiversity Survey of Panama Gyöngyszigetek
Olvass tovább

Smithsonian Coral Biodiversity Survey of Panama Gyöngyszigetek

A Smithsonian Tropical Research Institute kutatói és munkatársaik átfogó felmérése a panamai Las Perlas-szigetcsoport korallok biológiai sokféleségéről világos védelmi ajánlásokat eredményezett egy új part menti kezelési tervhez. "A Las Perlas szigetcsoport természeti erőforrásainak védelmére vonatkozó stratégiák értékeléséhez alapvető információkat gyűjtöttünk össze a korallfajok elterjedésével kapcsolatban.

Az amerikai korallzátonyok fele „rossz” vagy „tisztességes” állapotban van, NOAA jelentése szerint
Olvass tovább

Az amerikai korallzátonyok fele „rossz” vagy „tisztességes” állapotban van, NOAA jelentése szerint

Az Egyesült Államok joghatósága alá tartozó korallzátonyok állapotáról szóló új NOAA-elemzés szerint az Egyesült Államok korallzátonyok ökoszisztémáinak csaknem fele „rossz” vagy „megfelelő” állapotban van. A július 7-én kiadott jelentés, Az Egyesült Államok és a csendes-óceáni szabadon társult államok korallzátony-ökoszisztémáinak állapota:

Fiatalkori delfin életveszélyes törmeléktől megszabadulva
Olvass tovább

Fiatalkori delfin életveszélyes törmeléktől megszabadulva

A Délkeleti Regionális Tengeri Emlősök Stranding Hálózatának tagjai kedden sikeresen eltávolították a fekete gumiszíjat, amelyet egy fiatal palackorrú delfin feje köré tekert, elkerülve ezzel az életveszélyes sérülést. Összehangolt erőfeszítéssel a NOAA és a hálózat tagjai megtalálták a fiatal delfint a Wilmington folyóban, amely a tengerparton belüli vízi út része Savannah (Ga.

A madarak éjszaka együtt vándorolnak szétszórt állományokban, egy új tanulmány szerint
Olvass tovább

A madarak éjszaka együtt vándorolnak szétszórt állományokban, egy új tanulmány szerint

Egy új elemzés szerint a madarak nem repülnek egyedül éjszakai vándorláskor. Egyes madarak legalább együtt maradnak vándorútjukon, és akkor is együtt repülnek, ha legalább 200 méteres távolságra vannak egymástól. Az Illinoisi Egyetem és az Illinois Natural History Survey kutatói által készített tanulmány júliusban jelenik meg az Integrative and Comparative Biology folyóiratban.

Az egyszerű életforma 700 millió évvel korábban létezhetett, mint azt korábban gondolták
Olvass tovább

Az egyszerű életforma 700 millió évvel korábban létezhetett, mint azt korábban gondolták

A földi élet kezdetének elfogadott időkeretét most megkérdőjelezi a Curtin Műszaki Egyetem vezette tudóscsoport, miután a nyugat-ausztráliai Jack Hillsből származó gyémántokban megtalálta a legkorábbi életformák kulcsfontosságú mutatóját. A Jack Hills-i cirkonkristályok belsejében rekedt 4,2 milliárd éves gyémántok a Föld szénének legrégebbi ismert mintái.

A tudósok három dimenzióban integrálják az adatokat, hogy tanulmányozzák a fiatal halakra gyakorolt ​​éghajlati hatásokat
Olvass tovább

A tudósok három dimenzióban integrálják az adatokat, hogy tanulmányozzák a fiatal halakra gyakorolt ​​éghajlati hatásokat

A felszínről nézve a New Jersey északi részének és a New York állambeli Long Island partjainál lévő két óceáni terület ugyanúgy néz ki. A NOAA tudósai szerint azonban a négy négyzetmérföldes foltok nem is különbözhetnek egymástól, mivel valós idejű víz alatti képeket és környezeti adatokat tekintenek meg, hogy megpróbálják kitalálni, mi él ott, és hogyan befolyásolja a klímaváltozás a tengeri élővilágot, különösen a nagyon fiatal halakat.

A szén-dioxid megkötésére vonatkozó ösztönzők nem védik a fajokat
Olvass tovább

A szén-dioxid megkötésére vonatkozó ösztönzők nem védik a fajokat

Az oregoni Willamette-medencében lévő vidéki földtulajdonosok fizetése a veszélyeztetett állatok védelméért nem feltétlenül jelenti azt, hogy az újonnan megőrzött fáik és növényeik több szenet fognak felszívni a légkörből, és fordítva – állapította meg egy új tanulmány.

Kína programjai célja a környezet helyreállítása és az emberek megsegítése
Olvass tovább

Kína programjai célja a környezet helyreállítása és az emberek megsegítése

A Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban megjelent új kutatás szerint A világ két legnagyobb környezetvédelmi programja Kínában általában sikeres, bár a kulcsfontosságú reformok a világ többi részének modelljévé alakíthatják őket.