رکورد سرعت خشک‌شدگی جنگل‌ها بر اثر حمله‌ی آفات مهاجم

مدل‌های کامپیوتری پیش‌بینی تغییرات اقلیمی

مدل‌های کامپیوتری که توسط دانشگاه شیکاگو و آزمایشگاه ملی آرگون توسعه یافته‌اند، پیش‌بینی می‌کنند که شرایط گرم‌تر و خشک‌تر در آمریکای شمالی، رشد نوعی قارچ را که معمولاً از گسترش مگس اسفنجی جلوگیری می‌کند، محدود خواهد کرد. این مگس یک گونه مهاجم است که میلیون‌ها دلار خسارت به جنگل‌ها وارد کرده است. این تحقیق که در مجله Nature Climate Change منتشر شده، بر اهمیت در نظر گرفتن چندین موجود زنده و تعاملات آن‌ها هنگام پیش‌بینی تأثیرات بالقوه تغییرات اقلیمی تأکید می‌کند؛ زیرا دماهای بالاتر می‌توانند تأثیرات زنجیره‌ای غیرمنتظره‌ای در اکوسیستم‌ها ایجاد کنند.

گرگ دوایر، استاد اکولوژی و تکامل در دانشگاه شیکاگو و نویسنده ارشد این مطالعه، می‌گوید: “اکثریت قریب به اتفاق مطالعات قبلی در زمینه تغییرات اقلیمی به بررسی موجودات فردی می‌پردازند، اما تغییرات کوچک اقلیمی می‌توانند تأثیرات بزرگی داشته باشند وقتی که بر روی چندین گونه انباشته شوند. بنابراین، مدل‌های کامپیوتری برای درک تأثیرات تغییرات اقلیمی بر تعاملات گونه‌ها بسیار حیاتی هستند.”

تأثیرات بزرگ ناشی از تغییرات کوچک

مگس اسفنجی (Lymantria dispar) برای اولین بار در سال 1869 به جنگل‌های چوب سخت نیوانگلند معرفی شد. این مگس بومی اروپا است و مگس‌های ماده تخم‌های خود را بر روی سطوحی مانند شاخه‌ها، چوب‌های انبار شده و مبلمان بیرونی می‌گذارند. تخم‌ها معمولاً با این اشیاء جابجا می‌شوند و بنابراین این حشره از جایی که به‌طور تصادفی در ماساچوست رها شده، به مناطق دوردست گسترش یافته است. لاروهای مگس اسفنجی از برگ‌های درختان و درختچه‌ها، به‌ویژه درختان بلوط، تغذیه می‌کنند. برای دهه‌ها پس از معرفی آن‌ها، لاروها مسیر ویرانی را در جنگل‌ها ایجاد کرده و درختان را به‌طور گسترده‌ای از بین بردند.

در سال 1989، یک عفونت کشنده ناشی از قارچ Entomophaga maimaiga شروع به گسترش در میان مگس‌های اسفنجی کرد. این قارچ نیز بومی آمریکای شمالی نیست، اما هیچ‌کس به‌طور قطع نمی‌داند که چگونه و چه زمانی به آنجا رسید. ممکن است به‌طور عمدی برای کنترل مگس‌ها معرفی شده باشد یا به‌طور تصادفی از ژاپن به ایالات متحده وارد شده باشد، جایی که این قارچ بومی است. با این حال، این قارچ از آن زمان توانسته است مگس‌های اسفنجی را تحت کنترل نگه دارد و میلیون‌ها درخت را نجات دهد.

یک پاتوژن دیگر، nucleopolyhedrovirus (NPV)، نیز می‌تواند این حشره را تحت کنترل نگه دارد، اما برای گسترش به جمعیت‌های بزرگ نیاز دارد.

مزایای طبیعی قارچ در کنترل جمعیت موریانه‌ها

یکی از مزایای طبیعی قارچ این است که می‌تواند در شرایط خنک و مرطوب به طور محدود رشد کرده و موریانه‌ها را آلوده کند، پیش از آنکه آسیب زیادی به وجود آید. دویر گفت: “حتی کاهش‌های کوچک در نرخ مرگ و میر موریانه‌ها می‌تواند منجر به افزایش‌های بزرگ در تخریب درختان شود. اگر آن‌ها در سالی که جمعیتشان کم است از بین نروند، سال بعد با جمعیت بیشتری باز خواهند گشت. این یک فرآیند ضرب‌در است.”

تجربه دویر در مدل‌سازی بیماری‌های عفونی

دویر تمام دوران حرفه‌ای خود را به مدل‌سازی تعاملات میان بیماری‌های عفونی و گونه‌های مختلف، از خرگوش‌های وحشی تا حشرات، اختصاص داده است. در سال 2004، در یکی از نخستین انتشاراتش در دانشگاه شیکاگو، مدلی را توسعه داد که شامل موریانه‌های اسفنجی، شکارچیان آن‌ها مانند موش‌ها و سنجاب‌ها و نرخ عفونت NPV بود. در سال 2020، آزمایشگاه او مدل‌های بیشتری طراحی کرد تا بررسی کند چگونه چگالی جمعیت موریانه‌ها و شرایط آب و هوایی بر شیوع قارچ E. maimaiga تأثیر می‌گذارد.

ادغام داده‌های آب و هوایی در مدل‌ها

این مدل‌ها نشان دادند که ادغام داده‌های آب و هوایی پیش‌بینی‌های به مراتب بهتری نسبت به مدل‌هایی که به آب و هوا توجه نمی‌کنند، ارائه می‌دهد و این امر بذر مطالعه جدیدی را کاشت. دویر و دانشجویش جیائوی لیو با جیالی وانگ، دکترای علوم جوی در بخش علوم محیطی آزمایشگاه ملی آرگون، و راو کاتامارتی، رئیس دانشمندان بخش علوم محیطی در آرگون، همکاری کردند تا داده‌های آب و هوایی دقیق‌تری را در مدل‌های جدید برای شیوع موریانه‌های اسفنجی ادغام کنند.

وانگ و کاتامارتی در کاهش مقیاس مدل‌های تغییرات آب و هوایی بزرگ، مثلاً برای تمام آمریکای شمالی، به مناطق کوچکتر، مانند یک بخش از یک ایالت، تخصص دارند. این امر به تیم دویر اجازه داد تا تفاوت‌های دقیق‌تری در الگوهای آب و هوایی و جمعیت حشرات در چندین منطقه را در نظر بگیرند.

پیش‌بینی‌های نگران‌کننده

پیش‌بینی‌های به دست آمده ناامیدکننده بودند. با گرم‌تر و خشک‌تر شدن شرایط جنگل‌ها به دلیل تغییرات آب و هوایی، نرخ عفونت‌های قارچی در چند دهه آینده به شدت کاهش خواهد یافت، به این معنی که موریانه‌های بیشتری زنده خواهند ماند و درختان بیشتری را نابود خواهند کرد. در حالی که این موضوع به نظر دور می‌رسد، بارش باران کمتر و دماهای بالاتر از حد متوسط در سال‌های اخیر منجر به شیوع بزرگ موریانه‌های اسفنجی شده است که دویر گفت انتظار نداشت این اتفاق به این زودی بیفتد. او افزود: “پیش‌بینی‌های ما ناامیدکننده بودند، اما احتمالاً نه به اندازه کافی. این موضوع بسیار نگران‌کننده است.”