2015年3月19日
芝加哥大学生态和进化系的科学家们报告说，树叶在受到昆虫和哺乳动物攻击后发生的化学变化会影响附近的溪流，这些溪流以掉落的植物物质为食物来源。
这是华盛顿奥林匹克半岛Merrill & Ring Tree Farm的一个典型河段。信贷:莎拉Jackrel
这项研究发表在3月17日的《英国皇家学会学报B》上，显示了陆地和水生生态系统之间的相互作用是理解生态对气候变化的反应的一个重要部分。
研究生Sara Jackrel和生态与进化系教授Timothy Wootton博士在华盛顿州奥林匹克半岛森林的红桤木上模拟了昆虫吃树叶的食草活动。他们的研究表明，毛毛虫从受到压力的树木上吃的树叶比那些单独留下的要少。当这些树木被淹没在附近的溪流中时，它们的叶子腐烂的速度也要慢得多，进一步的结果表明，这些树从树叶中吸取了宝贵的营养资源，作为对动物攻击的一种防御反应。
该研究的主要作者Jackrel说:“陆生食草动物对树叶的化学成分有无数的影响，我们的模拟对溪流有非常强的影响。”“树木对食草性的反应具有跨越生态系统边界的级联效应，完全进入另一个营养水平。重要的发现是从陆地系统到水生系统的间接联系。”
当受到昆虫和其他动物的攻击时，植物会产生许多防御反应。有些会产生有毒或味道不好的单宁和化合物，以阻止食草动物吃它们。其他植物甚至会释放化学物质，吸引捕食者来攻击这种植物。
生活在溪流中的昆虫和微生物分解者依靠多种营养多样的凋落叶作为食物来源。它们在树木和食草动物之间的相互作用中没有直接作用，但新研究表明，这些树叶的成分是如何由它们的活动形成的，
在她的野外工作中，Jackrel模仿毛毛虫的活动，用办公室打孔机系统地在桤木树叶上打孔。她还在树叶上涂上茉莉酸甲酯，这是树木在压力下释放的一种化学物质，以增强对孔洞的防御反应。一些树木施了磷，而另一些则没有。
然后，Jackrel将一袋袋树叶埋在地下，并将其他一些放在水下的溪流中，以测试它们在土壤和水中分解的速度。研究人员还让毛毛虫吃处理过和未处理过的树叶，以测试它们的偏好。
同时接受肥料和草食处理的树叶分解最慢。毛虫和水生昆虫吃的这些树叶也比那些未经处理的树叶要少。
处理过的叶片中氮水平也低得多。昆虫视氮为一种营养物质，研究结果表明，树木通过改变氮水平来阻止它们吃更多的树叶，可能是通过将其储存在树干或根部。
了解树木对自然食草动物对附近溪流的防御反应，将有助于科学家更好地预测气候变化和其他人类活动(如伐木和农业)的影响。
“随着气候的变化，昆虫群落也会发生变化，”Jackrel说。“所以，从根本上理解这些群落如何自然地影响树叶化学成分，以及这可能如何影响河流系统，是一个关键的参考。然后我们就可以预测气候变化以及其他人为变化可能会如何影响水生系统。”
来源:http://www.uchospitals.edu/