Ученые подсчитали количество перелетных насекомых над Южной Англией

Эта бабочка-репейница — главный участник долговременного исследования с помощью вертикального радара дневных миграций насекомых. Фото © Jane Hill с сайта phys.org

При помощи вертикальных энтомологических радаров ученые оценили количество насекомых, летающих на высоте 200–1150 м над Южной Англией. Оно оказалось колоссальным: в среднем в год над этой территорией пролетает 3,5 триллиона насекомых! Это и крупные насекомые, такие как жужелицы и божьи коровки, и мелкие, например тли. Видовое разнообразие мигрантов очень высоко. Как выяснилось, это не просто пассивно поднятые ветром энтомологические тучи. Направление основных ветров (северо-восточное) не совпадает с направлением массового движения насекомых: весной насекомые летят на север, а осенью — на юг. Значит, насекомые активно выбирают, с каким ветром им следует отправиться в путь. Таким образом, сезонные перелеты насекомых из разряда редкой экзотики переходят в разряд массового и обычного явления.

Всем известно, что бывают перелетные птицы. Это явление хорошо изучено, мы более или менее знаем, какие виды, когда, куда и скольким числом летят. Например, ежегодно около 2,1 млрд птиц отправляется из северных широт в южные и обратно. А как насчет перелетных насекомых? Это словосочетание, на первый взгляд, описывает экстравагантную особенность отдельных видов (как бабочки-монархи), а может относиться к редким катастрофам (как опустошительные налеты саранчи).

Команда зоологов, выполняющая долговременное исследование (см. Long-term experiment) под руководством Гао Ху из Нанкинского сельскохозяйственного университета (Китай) и Джейсона Чепмена (Jason Chapman), представляющего Эксетерский университет (Англия) и работающего на Ротамстедской биостанции решительно утверждает, что это не так. Перелетные насекомые не менее обычны, чем перелетные птицы, а в некотором отношении и более. Подсчитано, что ежегодно над территорией Южной Англии на высоте 150 м и выше перемещается около 3,5 триллионов насекомых. Масштабы впечатляют!

Как это выяснили? В 2000 году стартовал проект, целью которого было использование вертикальных энтомологических радаров для подсчета объектов, пролетающих в воздухе на высоте 150–1160 м (см. J. W. Chapman et al., 2003. Vertical-Looking Radar: A New Tool for Monitoring High-Altitude Insect Migration). Эти радары вертикальным лучом способны не только фиксировать объекты, но с помощью специальных программ регистрировать их размер, вес и направление полета. Такие радары были установлены в трех точках на территории Южной Англии, охватив площадь в 70 тыс. кв. км. Так что в течение последующих 10 лет копилась информация о том, сколько и на какой высоте летит насекомых, какого они размера, откуда и куда они направляются; эта информация собиралась непрерывно, днем и ночью. Помимо того, в местах установки вертикальных радаров действовали время от времени энтомологические ловушки. Одна из них — воздушная сеточная ловушка, привязанная к воздушному зонду на высоте 200 м, а другая — 12-метровая всасывающая ловушка для мелких насекомых. Можно представить себе полноту полученных за 10 лет данных!

Джейсон Чепмен рядом с вертикальным энтомологическим радаром; его можно установить на любой поверхности, которая не закрыта деревьями. Луч радара фиксирует пролетающие объекты в диапазоне высот 150–1160 м; данные поступают с 45-метровых интервалов высот с промежутками в 26 м. Он оценивает размер и вес объектов, а также направление движения. Фото из статьи: J. W. Chapman et al., 2003. Vertical-Looking Radar: A New Tool for Monitoring High-Altitude Insect Migration

Решено было рассматривать отдельно насекомых мелкого, среднего и крупного размерных классов: < 10 мг, 10–70 мг и от 70–500 мг. Среди мигрантов крупного размера наиболее массовыми оказались журчалки, божьи коровки, жужелицы и бабочки. Вместе с ними летят насекомые поменьше — в основном тли. Эти насекомые занимают воздушное пространство днем. Ночью их сменяют сетчатокрылые и совки. А в мелком размерном классе в темное время суток доминируют мухи.

Суммарные показатели биомассы насекомых, перемещающихся на высоте больше 200 м, в зависимости от времени суток. Днем насекомых под облаками летает больше, чем ночью. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science

Нужно понимать, что речь не идет о насекомых, летающих над землей, жужжащих вокруг шляп путешественников и бьющихся в освещенные окна домов. Это те, кто летает под облаками. Они летят со скоростью 10–15 м/с и могут перемещаться на значительные расстояния. Весной основная масса насекомых летит на север, а осенью — на юг. Совсем как птицы в нашем полушарии.

Биомасса крупных насекомых, летящих на высоте больше 200 м. Их распределение и направление их полета зависит от сезона. Весной их движение направлено к северу (положительные значения биомассы), а осенью — к югу (отрицательные значения). Рисунок из обсуждаемой статьи в Science

Данные с вертикальных радаров помогли понять, как эти насекомые движутся — пассивно по ветру или они могут активно выбирать направление движения. Если бы верно было первое предположение, то преобладающее направление ветров совпадало бы с направлением лета насекомых. Но это не всегда так. Ветер в Южной Англии почти всегда дует на северо-восток и восток, а направление полета насекомых весной — на север и северо-запад, а осенью — на юг. Насекомым трудно лететь против ветра, в особенности если речь идет о массовых перелетах. Это означает, что насекомые выбирают нужный им ветер, и, дождавшись его, снимаются с места. Неизвестно, как это происходит, однако понятно, что у насекомых должно быть хорошо развито чувство направления — и у крупных, и у мелких насекомых. Кроме того, активный выбор направления предполагает определенную конечную цель маршрута или же инстинктивное стремление совершить этот вояж. В этом тоже пока нет никакой ясности.

Если пересчитать число насекомых, каждый год над пролетающих над Южной Англией (в среднем 3,37 триллионов насекомых в год), в биомассу, то получим 2000–5000 тонн живого веса (в среднем 3200 тонн). Это в 4,5 раза больше, чем масса бабочек-совок Agrotis infusa, которые каждое лето улетают в Австралийские Альпы (2,2 млрд особей, или 700 тонн); в 7,7 раз больше, чем масса перелетных певчих птиц, каждую осень отправляющихся из Великобритании в Африку (30 млн, или 415 тонн); и в 40 раз больше, чем масса бабочек-монархов, мигрирующих между Северной Америкой и Мексикой (150 млн, или 75 тонн).

Ученые, доказывая важность этого явления — миграций насекомых (Insect migration), — оценили количество важных биогенов (азота и фосфора), которые заключаются в этой биомассе. Получилось 100 тонн азота и 10 тонн фосфора в доступном для живых организмов виде. Это не слишком много по сравнению с реальными нуждами сельского хозяйства, но всё равно цифры внушительные. Ведь эта неучтенная биомасса очень мобильна. Вне зависимости от того, как она может влиять на урожайность или на природные экосистемы, мы видим целое явление, совершенно выпущенное из вида.

Источник: Gao Hu, Ka S. Lim, Nir Horvitz, Suzanne J. Clark, Don R. Reynolds, Nir Sapir, Jason W. Chapman. Mass seasonal bioflows of high-flying insect migrants // Science. 2016. V. 354. P. 1584–1587.

Елена Наймарк