Дрейссена полиморфная ( Dreissena polymorpha ) — небольшая пресноводная мидия , водный двустворчатый моллюск семейства дрейссеновых (Dreissenidae) . Вид происходит из озер юга России и Украины [3] , но был случайно завезен во многие другие районы и стал инвазивным видом во многих странах мира. С 1980-х годов этот вид вторгся в Великие озера , реку Гудзон , озеро Трэвис , озера Фингер , озеро Бонапарт и озеро Симко . Неблагоприятное воздействие дрейссенид на пресноводные системы привело к тому, что они стали одними из самых инвазивных водных видов в мире [4] [5]
Вид был впервые описан в 1769 году немецким зоологом Петером Симоном Палласом в реках Урал , Волга и Днепр . [6] Зебровые дрейссены получили свое название из-за полосатого рисунка, который обычно можно увидеть на их раковинах, хотя он присутствует не везде. Они обычно размером с ноготь, но могут вырасти до максимальной длины около 50 мм (2 дюйма). [7] [8] Их раковины имеют D-образную форму и прикреплены к субстрату прочными биссусными волокнами, которые выходят из их макушки на спинной (шарнирной) стороне.
Зебровые мидии и близкородственные и экологически схожие квагги являются фильтрующими организмами; они удаляют частицы из водной толщи . Зебровые мидии перерабатывают до 1 литра (0,26 галлона США; 34 жидких унции США) воды в день на мидию. [9] Некоторые частицы потребляются в качестве пищи, а фекалии откладываются на дне озера. Непищевые частицы объединяются со слизью и другими веществами и откладываются на дне озера в виде псевдофекалий . С тех пор как зебровые мидии обосновались в озере Эри , прозрачность воды увеличилась с 6 дюймов (15 см) до 3 футов (0,91 м) в некоторых районах. [10] Эта повышенная прозрачность воды позволяет солнечному свету проникать глубже, что позволяет расти подводным макрофитам . Эти растения, разлагаясь, выбрасываются на береговые линии, загрязняя пляжи и вызывая проблемы с качеством воды. [11]
Пищевые запасы дна озера обогащаются зебровыми дрейссенами, поскольку они отфильтровывают загрязнения из воды. Эта биомасса становится доступной для видов, питающихся на дне, и для рыб, которые ими питаются. [12] Улов желтого окуня увеличился в пять раз после вторжения зебровых дрейссена в озеро Сент-Клер . [13]
Зебровые дрейссены прикрепляются к большинству субстратов , включая песок, ил и более твердые субстраты, но обычно молодь предпочитает более твердые, каменистые субстраты для прикрепления. [14] Другие виды мидий часто представляют собой самые устойчивые объекты в илистых субстратах, и зебровые дрейссены прикрепляются и часто убивают этих мидий. Они строят колонии на местных моллюсках -унионидах , снижая их способность двигаться, питаться и размножаться, что в конечном итоге приводит к их гибели. Это привело к почти полному исчезновению моллюсков-унионид в озере Сент-Клер и западном бассейне озера Эри. [10] Эта картина повторяется в Ирландии , где зебровые дрейссены уничтожили двух пресноводных мидий из нескольких водных путей, включая некоторые озера вдоль реки Шеннон в 1997 году.
В 2012 году Национальный университет Ирландии в Голуэе заявил, что «открытие дрейссены ( Dreissena polymorpha ) в озере Лох-Дерг и нижнем регионе Шеннона в 1997 году вызвало серьезную обеспокоенность по поводу потенциального экологического и экономического ущерба, который может нанести этот крайне инвазивный водный вид». [15]
Дрейссена — пресноводный вид, неспособный выжить в океане. [16]
Продолжительность жизни зебровой дрейссены составляет от четырех до пяти лет. [9] Самка зебровой дрейссены начинает размножаться в течение 6–7 недель после оседания. [17] Взрослая самка зебровой дрейссены может производить от 30 000 до 40 000 яиц в каждом репродуктивном цикле и более 1 миллиона каждый год. [18] Свободно плавающие микроскопические личинки, называемые велигерами , дрейфуют в воде в течение нескольких недель, а затем оседают на любой твердой поверхности, которую они могут найти. Зебровые дрейссены также могут переносить широкий спектр условий окружающей среды, а взрослые особи могут даже выживать без воды около семи дней. [19]
Дрейссены могут использоваться для обнаружения рисков для человека, связанных с опасными факторами окружающей среды, и считаются эффективными индикаторами загрязнения окружающей среды . [20] Было обнаружено, что воздействие на клетки жабр D. polymorpha модельных загрязняющих веществ, представляющих загрязнение воды, вызывает повреждение ДНК, измеряемое как образование 8-oxodG и разрывы нитей ДНК. [21] [20]
Исследования естественных врагов, как в Европе , так и в Северной Америке, были сосредоточены на хищниках, в частности, птицах (36 видов) и рыбах (15 видов, питающихся велигерами, и 38 видов, питающихся прикрепленными мидиями). Ежегодно зимующие водоплавающие птицы в Боденском озере уменьшают биомассу дрейссены на мелководье более чем на 90%. Сокращение биомассы в более глубоких областях значительно варьируется в зависимости от субстрата ; Вернер и др. не наблюдали сокращения на самой низкой наблюдаемой глубине 11 метров (36 футов), за исключением участка в Хагнау . [22]
Подавляющее большинство естественных врагов этого организма не присутствует в Северной Америке. Экологически схожие виды существуют, но эти виды вряд ли смогут уничтожить уже существующих мидий и играют ограниченную роль в их контроле в отличие от своих собратьев в Европе. [23]
Отмечается, что раки могут оказывать значительное влияние на плотность зебровых дрейссенов длиной от 1 до 5 миллиметров ( от 1 ⁄ 32 до 3 ⁄ 16 дюйма). Взрослый рак потребляет около 105 зебровых дрейссенов каждый день или около 6000 мидий за сезон. Однако уровень хищничества значительно снижается при более низких температурах воды. Кроме того, некоторые рыбы, такие как малоротый окунь , являются хищниками в принятой для зебровых дрейссенов среде обитания в североамериканских Великих озерах, но в европейских озерах рыбы, похоже, не ограничивают плотность зебровых дрейссенов. [24]
Были случаи высокой смертности зимой , например, зимой 1994–1995 годов в инвазивной популяции озера Симко . [25] Эванс и др. , 2011 связывают это с хищничеством со стороны раков Orconectes propinquus . [25] Тем не менее, этого было недостаточно, чтобы искоренить проблему. [25]
4 июня 2014 года канадские природоохранные органы объявили, что испытание с использованием жидкого удобрения для уничтожения инвазивных дрейссенов было успешным. Это испытание было проведено в прибрежной гавани в западной провинции Манитоба . [26] [27] Однако вспышки продолжаются в озере Виннипег . [28]
Аналогичные испытания проводились в Иллинойсе, Миннесоте и Мичигане с использованием зеканокса , биопестицида. [29] Никлозамид оказался эффективным в уничтожении инвазивных зебровых дрейссенов в прохладных водах. [30]
Родное распространение вида — Черное и Каспийское моря в Евразии . Зебровые дрейссены стали инвазивным видом в Северной Америке , Великобритании , Ирландии , Италии , Испании и Швеции . Они нарушают экосистемы монотипической колонизацией и наносят ущерб гаваням и водным путям, кораблям и лодкам, а также водоочистным и электростанциям. Больше всего страдают водоочистные сооружения, поскольку водозаборы приносят микроскопических свободно плавающих личинок прямо в сооружения. Зебровые дрейссены также цепляются за трубы под водой и засоряют их. [31]
Гроссингер сообщил об этом в Венгрии в 1794 году. Керни и Мортон описали быструю колонизацию Британии дрейссеной, сначала в Кембриджшире в 1820-х годах, в Лондоне в 1824 году и на Юнион-канале около Эдинбурга в 1834 году. [24]
В 1827 году зебровые дрейссены были замечены в Нидерландах в Роттердаме . Каналы, которые искусственно связывают многие европейские водные пути, способствовали их раннему расселению. Они не являются местными в Чешской Республике в реке Эльба в Богемии с 1893 года; [32] в южной Моравии они, вероятно, являются местными. [33] Около 1920 года мидии достигли озера Меларен в Швеции . [ требуется ссылка ]
Впервые этот организм был обнаружен в северной Италии в озере Гарда в 1973 году; [34] в центральной Италии он появился в Тоскане в 2003 году. [35]
Зебровые мидии присутствуют в британских водных путях. Многие компании водоснабжения сообщают о проблемах с их водоочистными сооружениями, поскольку мидии прикрепляются к трубам. Anglian Water подсчитала, что удаление мидий с их очистных сооружений обходится в 500 000 фунтов стерлингов в год. [36] Зебровые мидии, возможно, также оказали влияние на рыболовство, например, в районе Солфорд-Куэйс , где их появление изменило среду обитания рыбы. [37]
Впервые зебровые дрейссены были обнаружены в Ирландии в 1997 году, но, вероятно, прибыли туда в 1994 году или раньше. [38] Впервые обнаруженные около озера Лох-Дерг , они могли быть завезены в Ирландию через нескольких переносчиков, но с тех пор распространились по большей части реки Шеннон и прилегающим к ней водам. Летом 2023 и 2024 годов зебровые дрейссены были одним из факторов, способствовавших массовому цветению токсичных цианобактерий в озере Лох-Ней , крупнейшем пресноводном водоеме в Соединенном Королевстве. [39] В 2021 году в Шенноне была обнаружена похожая квагга , которая способна переносить более широкий спектр условий окружающей среды. [40] Ожидается, что распространение квагги со временем сократит популяцию зебровых дрейссен, одновременно увеличивая общее воздействие на окружающую среду. [41]
Мидии вытеснили местные виды моллюсков в Боденском озере , достигнув плотности до 10 000 мидий на квадратный метр (930/кв. фут). Мидии являются источником пищи для водоплавающих птиц и привели к тому, что численность птиц удвоилась за последние 30 лет. К концу зимы птицы уничтожают популяции дрейссены и сокращают их на 95–99% до максимальной глубины, достижимой птицами, около 10 метров (33 фута). Оценочное количество потребляемых дрейссены составляет 750 метрических тонн на квадратный километр (2100 коротких тонн/кв. милю). [42] Популяции дрейссены восстанавливаются ежегодно, что указывает на то, что водоплавающие птицы могут контролировать зараженные водоемы, но не полностью устранять статус заражения. [ требуется ссылка ]
Впервые они были обнаружены в Великих озерах Канады в 1988 году в озере Сент-Клер . [43] Считается, что они были непреднамеренно занесены в озера балластной водой океанских судов, пересекавших морской путь Святого Лаврентия . Другой возможный, но недоказанный способ занесения — на якорях и цепях. Поскольку взрослые мидии-зебры могут выживать вне воды в течение нескольких дней или недель, если температура низкая, а влажность высокая, цепные ящики предоставляют временное убежище для скоплений взрослых мидий, которые могут легко высвобождаться, когда трансокеанские суда бросают якорь в пресноводных портах. Они стали инвазивным видом в Северной Америке, и как таковые, они являются целью федеральной политики по их контролю, например, в Национальном законе об инвазивных видах (1996) . [ необходима цитата ]
Используя модели, основанные на генетическом алгоритме для производства набора правил (GARP), группа исследователей предсказала, что юго-восток Соединенных Штатов с умеренной или высокой вероятностью будет заселен зебровыми дрейссенами, а Средний Запад вряд ли испытает вторжение зебровых дрейссенов в водоемы. [44] Однако с тех пор эта модель оказалась неверной. В 2006 году исследователь (также используя GARP) предсказал вторжение на запад до реки Норт-Платт к 2015 году. [45] По состоянию на март 2016 года зебровые дрейссены затронули сотни озер на Среднем Западе, включая озеро Мичиган и крупнейшее внутреннее озеро в Висконсине, озеро Виннебаго . [46]
Исследователи Конгресса подсчитали, что с момента своего первого вторжения дрейссена обошлась предприятиям и сообществам более чем в 5 миллиардов долларов. [47] Только энергетическим компаниям дрейссена обошлась более чем в 3 миллиарда долларов. [47]
2 марта 2021 года [48] Геологическая служба США была уведомлена о том, что зебровые дрейссены были обнаружены в шарах мха маримо , распространенном аквариумном растении, продаваемом в зоомагазинах по всей Северной Америке. К 8 марта инвазивные виды были обнаружены в шарах мха в 30 различных штатах в нескольких торговых точках в Соединенных Штатах. Эти открытия были вызваны первоначальной находкой в Petco в Сиэтле . [48] Зараженные мхом шары также были обнаружены в интернет-магазинах и небольших независимых магазинах. Хотя сложнее узнать степень распространения в более крупных масштабах, Уэсли Дэниел, биолог по рыболовству из Геологической службы США, говорит, что около 30% инвентаря, снятого с полок, содержали зебровых дрейссенов. [49]
После сотрудничества с USGS компании PetSmart [50] и Petco [51] добровольно отозвали свои моховые шарики из-за потенциального вреда, который зебровые дрейссены могли нанести местным экосистемам. По состоянию на ноябрь 2021 года, почти через восемь месяцев после отзыва, моховые шарики маримо не вернулись на полки.
С момента своего первого появления в водах Северной Америки в 1988 году зебровые дрейссены распространились по большому количеству водных путей, включая озеро Симко в районе Великих озер, реки Миссисипи , Гудзон , Св. Лаврентия , Огайо , Камберленд , Миссури , Теннесси , Гурон , Колорадо и Арканзас , [ необходима ссылка ] и к середине 2023 года 31 озеро и семь речных бассейнов в Техасе . [52] Однако зебровые дрейссены не смогли создать популяции для воспроизводства в озере Кентукки (река Теннесси). [4] Это может быть связано с относительно низким уровнем растворенного кальция в этом водоеме. [4]
В 2009 году Департамент охраны природы и отдыха Массачусетса подтвердил, что дрейссены были обнаружены в озере Лорел в Беркшире . [53] В том же году Департамент природных ресурсов Миннесоты объявил, что живые дрейссены были обнаружены в озере Пеликан . Это было первое подтвержденное наблюдение в бассейне реки Ред-Ривер , который простирается через международную границу в провинцию Манитоба . [54] В 2013 году их присутствие в озере Виннипег в Манитобе было подтверждено, и активные усилия по их искоренению в 2014 году не увенчались успехом. Новое загрязнение было обнаружено за пределами обработанных участков озера Виннипег в 2015 году, и они также были обнаружены в реке Ред-Ривер около озера в парке Селкирк в 2015 году. [55] Большое количество было замечено на пляже Гранд-Бич в 2017 году. [56]
В июле 2010 года Департамент охоты и рыболовства Северной Дакоты подтвердил наличие велигера дрейссены в реке Ред-Ривер между Уопетоном, Северная Дакота , и Брекенриджем, Миннесота . [57] Совсем недавно, в 2008 году [обновлять], Калифорния также сообщала о вторжениях. [58]
В 2011 году нашествие зебровых дрейссенов привело к закрытию водопровода в районе Далласа. Это привело к сокращению поставок воды в засушливый год , что ухудшило ограничения на воду в районе Далласа. [59]
Распространенный вывод, сделанный учеными, предсказывает, что зебровая дрейссена продолжит распространяться пассивно, на судах и прогулочных судах, в большее количество рек в Северной Америке. Движение прицепных лодок является наиболее вероятным вектором вторжения в западную часть Северной Америки . Это распространение можно предотвратить, если лодочники тщательно очищают и высушивают свои лодки и сопутствующее оборудование перед транспортировкой их в новые водоемы. Поскольку ни один североамериканский хищник или комбинация хищников не показали значительного сокращения численности зебровой дрейссены, такое распространение, скорее всего, приведет к постоянному закреплению зебровой дрейссены во многих североамериканских водных путях . [ необходима ссылка ]
Значительное снижение концентрации растворенного кислорода наблюдалось в реке Сенека в центральной части Нью-Йорка летом 1993 года. Это снижение было вызвано чрезвычайно высокой концентрацией зебровых дрейссенов в водоразделе . Кроме того, в реке Сенека было значительно меньше хлорофилла в воде, который используется в качестве меры биомассы фитопланктона, из-за присутствия зебровых дрейссенов. [60]
Расходы на борьбу с вредителями на электростанциях и других водопотребляющих объектах существенны, но масштаб ущерба является предметом некоторых споров. По данным Центра исследований инвазивных видов при Калифорнийском университете в Риверсайде [43] , стоимость управления дрейссеной только в Великих озерах превышает 500 миллионов долларов в год. Более консервативное исследование оценило общие экономические затраты в 267 миллионов долларов на электрогенерирующие и водоочистные сооружения во всех Соединенных Штатах с 1989 по 2004 год. [61] В исследовании, проведенном Государственным департаментом США в 2009 году, общие расходы на вторжение дрейссены оцениваются в 3,1 миллиарда долларов в течение следующих 10 лет. [62]
Опасения также высоки после заражения зебровых мидий в домашних аквариумах. Если бы зебровые мидии достигли открытой воды в Сиэтле, штат Вашингтон, где был подтвержден первый случай, инвазивный вид обошелся бы штату в 100 миллионов долларов в год на обслуживание систем электроснабжения и водоснабжения. [48] [63]
Как и большинство двустворчатых моллюсков, зебровые дрейссены являются фильтраторами . Находясь в воде, они открывают свои раковины, чтобы впустить детрит . [64] Их раковины очень острые и известны тем, что режут ноги людей, из-за чего приходится носить водную обувь везде, где они распространены. [65]
С момента колонизации Великих озер они покрыли нижнюю часть доков, лодок и якорей. Они также распространились в ручьи и реки по всей территории США. В некоторых районах они полностью покрывают субстрат , иногда покрывая других пресноводных мидий. Они могут расти так плотно, что блокируют трубопроводы, засоряя водозаборы муниципальных систем водоснабжения и гидроэлектростанций . Зебровые мидии не прикрепляются к сплавам из мельхиора , которые можно использовать для покрытия решеток забора и сброса, навигационных буев, лодок и моторов, где этот вид имеет тенденцию собираться. [43]
Считается, что зебровые мидии являются источником смертельно опасного птичьего ботулизма , от которого с конца 1990-х годов погибли десятки тысяч птиц в Великих озерах. [66] Они съедобны, но поскольку они так эффективно фильтруют воду, они склонны накапливать загрязняющие вещества и токсины, поэтому большинство экспертов не рекомендуют употреблять зебровые мидии в пищу. [67]
Зебровые мидии влияют на все классы видов водорослей, что приводит к нехватке источников пищи для местных видов пресноводных мидий и рыб в Великих озерах. [68]
Однако зебровые дрейссены и другие неместные виды считаются причиной увеличения популяции и размера малоротого окуня в озере Эри [69] и желтого окуня в озере Сент-Клер. [70] Они очищают воды внутренних озер, что приводит к увеличению проникновения солнечного света и росту местных водорослей на больших глубинах. Это очищение также увеличивает видимость воды и отфильтровывает загрязняющие вещества. Каждая квагга и зебровая дрейссена фильтрует около 1 литра (1 кварта США) воды в день, когда они содержатся в небольших резервуарах. [71] В озерах их фильтрующий эффект обычно пространственно ограничен (вблизи дна озера) из-за неоднородного смешивания водной толщи . [ требуется ссылка ]
В озере Плещеево в России дрейссена существенно изменила ихтиоценоз. Все виды рыб сохранились в озере, но уловы существенно изменились. В жаберных сетях, выставленных в литоральной и сублиторальной зонах в период нагула, преобладали крупные плотва и окунь, в то время как в пелагиали преобладала ряпушка . Численность бентофагов несколько возросла за счет дрейссены, которая составляла значительную часть рациона, а также увеличились (p<0,05) темпы роста плотвы и густеры. Темпы роста леща, предпочитающего мягкий зообентос, снизились. Кроме того, формирование устойчивого биоценоза дрейссены в озере, вероятно, вызвало изменения в пространственной структуре ихтиоценоза. Примечательно исчезновение мелкой плотвы из пелагических сообществ, вероятно, из-за изменений в трофических связях литоральной и сублиторальной зон, а также ожидаемого усиления пищевой конкуренции между пелагическими видами рыб. [72]
Поскольку мидии-зебры наносят ущерб водозаборам и другой инфраструктуре, все более распространенными становятся такие методы, как добавление окислителей, флокулянтов , нагревание, обезвоживание, механическое удаление и покрытие труб. [73]
Зебровые мидии цепляются за лодочные моторы. Владельцы лодок должны выполнить несколько шагов перед тем, как спустить свои лодки на новое озеро и после того, как вытащить свои лодки из зараженных озер, чтобы остановить распространение этого вида. Владельцы лодок должны обязательно осмотреть свои лодки, прицепы и другое рекреационное оборудование, которое контактировало с водой, удалить всю грязь, растения или животных, слить всю трюмную воду, живые колодцы, ведра для приманки и всю другую воду из своих лодок, двигателей и оборудования, вымыть все части своих лодок, весла и другое оборудование, которое контактировало с водой, и высушить свои лодки и прицепы на солнце в течение пяти дней перед спуском на воду в другой водоем. [74] Это важно, потому что взрослые зебровые мидии способны закрывать свои раковины и могут выживать без воды в течение нескольких дней. [75] При мытье своих лодок владельцы лодок должны обязательно мыть их теплой мыльной водой. [76]
Если шары мха маримо были куплены примерно во время первого обнаружения и отзыва в марте 2021 года, любителям водных видов спорта настоятельно рекомендуется обеззараживать шары мха, либо кипятя их в течение как минимум одной минуты, либо замораживая в течение как минимум 24 часов, либо помещая их в разбавленный хлорный отбеливатель. Другой способ избавиться от зебровых дрейссенов — погрузить шары мха в неразбавленный белый уксус как минимум на 20 минут. [77] После использования одного из этих методов Геологическая служба США настоятельно рекомендует владельцам упаковывать эти шары мха в мешки, прежде чем выбрасывать их в мусор, чтобы предотвратить распространение в местные водоемы и экосистемы. [78]
Даже если моховые шары, зараженные зебровыми дрейссенами, содержатся в аквариуме, существует высокая обеспокоенность тем, что они могут загрязнить местные водоемы, особенно в регионах и штатах, где они еще не заразились. По словам Эрика Фишера из Департамента природных ресурсов Индианы (DNR), сброс аквариумов и утилизация нежелательных домашних животных являются обычным явлением. [79] [ проверка не пройдена ] Владение, продажа или распространение зебровых дрейссена в США является незаконным. Если их заметили в аквариуме или на природе, рекомендуется связаться с местным DNR в регионе проживания. [80] Недавние исследования показывают, что зебровые дрейссены не смогли создать популяции для размножения в озере Кентукки, что указывает на то, что физико-химические характеристики этого озера отпугивают этот вид. [4] Лучшее понимание характеристик озера и определение ключевых параметров, которые отпугивают зебровых дрейссена, может проложить путь к защите других водных экосистем от распространения этого инвазивного вида. [4]