Инвазивный или чужеродный вид — это вид , интродуцированный в окружающую среду, который становится перенаселенным и наносит вред новой среде обитания. [2] Инвазивные виды отрицательно влияют на среду обитания и биорегионы , нанося экологический, экологический и/или экономический ущерб. [3] Этот термин также может использоваться для обозначения местных видов, которые становятся вредными для их естественной среды после изменения человеком их пищевой сети – например, пурпурный морской еж ( Strongylocentrotus purpuratus ), который уничтожил леса водорослей вдоль побережья северной Калифорнии из-за чрезмерный вылов ее естественного хищника, калифорнийской калана ( Enhydra lutris ). [4] С 20-го века инвазивные виды стали серьезной экономической, социальной и экологической угрозой во всем мире.
Вторжение организмов в давно сложившиеся экосистемы является естественным явлением, но интродукции при содействии человека значительно увеличили скорость, масштаб и географический диапазон вторжения. [5] На протяжении тысячелетий люди служили как случайными, так и преднамеренными агентами расселения, начиная с самых ранних миграций , ускоряясь в эпоху Великих географических открытий и снова ускоряясь благодаря международной торговле . [6] [7] Яркие примеры инвазивных видов растений включают лозу кудзу , андскую пампасную траву , английский плющ , японский спорыш и желтый звездчатый чертополох . Примеры инвазивных животных включают новозеландских грязевых улиток , некоторых водяных блох (таких как дафния ), диких свиней , европейских кроликов , серых белок , домашних кошек , карпов и хорьков . [8] [9] [10]
Чужеродные или натурализованные виды – это виды, которые не являются аборигенными для данной территории, но укоренились, а те, которые представляют угрозу местным видам и биоразнообразию, часто называются инвазивными видами. [11] Термин «инвазивный» плохо определен и часто очень субъективен. [12] Инвазивными видами могут быть растения, животные, грибы и микробы; некоторые также включают местные виды, которые вторглись в среду обитания человека, например, на фермы и в ландшафты. [13] Некоторые расширяют этот термин, включив в него аборигенные или «местные» виды, колонизировавшие природные территории. [12] Определение «родной» также иногда вызывает споры. Например, предки Equusferus (современных лошадей) эволюционировали в Северной Америке и распространились в Евразию , прежде чем вымерли в Северной Америке. После того как дикие лошади были завезены в Северную Америку в 1493 году испанскими конкистадорами, остается спорным вопрос о том, были ли дикие лошади местными или экзотическими для континента их эволюционных предков. [14]
Хотя изучение инвазивных видов можно проводить во многих областях биологии, большинство исследований инвазивных организмов проводились в области экологии и географии , где проблема биологических инвазий особенно важна. На большую часть изучения инвазивных видов повлияла книга Чарльза Элтона 1958 года «Экология вторжения животных и растений», в которой использовался ограниченный объем исследований, проведенных в разрозненных областях для создания обобщенной картины биологических инвазий. [15] [16] Исследования инвазивных видов оставались редкими до 1990-х годов, когда исследования в этой области получили значительный рост, который продолжается и по сей день. [16] Это исследование, которое в основном состояло из полевых наблюдательных исследований, непропорционально касалось наземных растений . [16] Быстрый рост этой области привел к необходимости стандартизировать язык, используемый для описания инвазивных видов и событий. Несмотря на это, в рамках изучения инвазивных видов существует мало стандартной терминологии, которая сама по себе не имеет какого-либо официального обозначения, но обычно называется «экологией инвазии» или, в более общем смысле, «биологией инвазии». [15] [16] Отсутствие стандартной терминологии является серьезной проблемой и во многом возникает из-за междисциплинарного характера этой области, которая заимствует термины из многочисленных дисциплин, таких как сельское хозяйство , зоология и патология , а также из-за исследований по инвазивные виды обычно выполняются изолированно друг от друга. Инвазивные виды часто процветают, потому что в новых местах на них не охотятся хищники. Многие инвазивные виды разрушают среду обитания, в которой естественным образом живут растения и животные. [17] [15]
Пытаясь избежать двусмысленной, субъективной и уничижительной лексики, которая так часто сопровождает обсуждение инвазивных видов даже в научных статьях, Колаутти и МакИсаак предложили новую систему номенклатуры, основанную на биогеографии , а не на таксонах . [12]
Отбросив таксономию, здоровье человека и экономические факторы, эта модель сосредоточилась только на экологических факторах. Модель оценивала отдельные популяции, а не целые виды. Он классифицировал каждую популяцию на основе ее успеха в этой среде. Эта модель в равной степени применима как к аборигенным, так и к интродуцированным видам и не относит автоматически успешные интродукции к вредным.
Национальный информационный центр Министерства сельского хозяйства США по инвазивным видам дает очень узкое определение инвазивным видам. Согласно Указу № 13112, « Инвазивные виды» означают чужеродные виды, интродукция которых наносит или может нанести экономический или экологический ущерб или вред здоровью человека». [18]
Обычно интродуцированный вид должен выжить при низкой плотности популяции, прежде чем он станет инвазивным на новом месте. [19] При низкой плотности населения интродуцированным видам может быть трудно воспроизводиться и поддерживать себя на новом месте, поэтому вид может достигать одного места несколько раз, прежде чем он укоренится. Повторяющиеся модели человеческого движения, такие как корабли, плывущие в порты и обратно, или автомобили, едущие вверх и вниз по шоссе, открывают повторяющиеся возможности для утверждения (также известные как высокое давление распространения ). [20] Ученые включают экосистемные и видовые факторы в число механизмов, которые в совокупности обеспечивают инвазивность вновь интродуцированных видов.
В экосистемах количество доступных ресурсов и степень, в которой эти ресурсы используются организмами, определяют влияние дополнительных видов на экосистему. В стабильных экосистемах существует равновесие в использовании имеющихся ресурсов. Эти механизмы описывают ситуацию, в которой экосистема подверглась нарушению, которое меняет фундаментальную природу экосистемы. [21]
Когда происходят такие изменения, как лесной пожар , нормальная сукцессия благоприятствует местным травам и разнотравью . Интродуцированный вид, который может распространяться быстрее, чем местные виды, может использовать ресурсы, которые были бы доступны местным видам, вытесняя их. Азот и фосфор часто являются ограничивающими факторами в таких ситуациях. [22]
Каждый вид занимает нишу в своей естественной экосистеме; некоторые виды выполняют большие и разнообразные роли, в то время как другие узкоспециализированы. Некоторые виды-вселенцы заполняют ниши, которые не используются местными видами, а также могут создавать новые ниши. [23] Пример этого типа можно найти среди видов сцинков Lampropholis delicata . Вторжение более вероятно в экосистемах, подобных той, в которой развивался потенциальный захватчик. [6]
Изменения в экосистеме могут изменить распространение видов. Например, краевые эффекты описывают, что происходит, когда часть экосистемы нарушается, например, когда земля расчищается для сельского хозяйства . Граница между оставшейся нетронутой средой обитания и недавно расчищенной землей сама по себе образует отдельную среду обитания, создавая новых победителей и проигравших и, возможно, являясь местом обитания видов, которые не будут процветать за пределами граничной среды обитания. [24]
В 1958 году Чарльз С. Элтон [25] заявил, что экосистемы с более высоким видовым разнообразием менее подвержены инвазивным видам из-за меньшего количества доступных ниш. Другие экологи позже указывали на очень разнообразные, но сильно заселенные экосистемы и утверждали, что экосистемы с высоким видовым разнообразием более восприимчивы к инвазии. [26]
Эти дебаты зависели от пространственного масштаба , в котором проводились исследования инвазии, и вопрос о том, как разнообразие влияет на восприимчивость, оставался нерешенным по состоянию на 2011 год. Мелкомасштабные исследования, как правило, показывали отрицательную связь между разнообразием и инвазией, тогда как крупномасштабные исследования, как правило, покажи обратное. Последний результат может быть побочным эффектом способности инвазивных видов извлекать выгоду из увеличения доступности ресурсов и более слабых взаимодействий видов, которые более распространены при рассмотрении более крупных выборок. [27] [28] Однако эта пространственная масштабно-зависимая картина воздействия инвазии на разнообразие, по-видимому, не справедлива, когда захватчиком является позвоночное животное. [8]
_(8387580552).jpg/1280px-Brown_tree_snake_(Boiga_irregularis)_(8387580552).jpg)
Островные экосистемы могут быть более склонны к инвазии, потому что их виды сталкиваются с небольшим количеством сильных конкурентов и хищников или потому, что их удаленность от колонизирующих популяций видов делает их более склонными к созданию «открытых» ниш. [29] Примером этого явления является уничтожение местных популяций птиц на Гуаме агрессивной коричневой древесной змеей . [30] И наоборот, в заселенных экосистемах может отсутствовать естественные конкуренты и хищники, которые сдерживают рост инвазивных видов в их родных экосистемах.
На многих небольших островах местные птицы могли стать нелетающими из-за отсутствия хищников до их интродукции. Эти птицы не могут легко избежать опасности, которую им представляют завезенные хищники. Тенденция рельсовых особей к развитию нелетающих форм на островах сделала их уязвимыми и привела к непропорционально большому числу вымираний представителей этого семейства.
На Гавайских островах обитает множество инвазивных видов, поражающих местные растения и животных островов. Инвазивные насекомые, растения и копытные животные, такие как олени, козы и свиньи, угрожают местным растениям. Розовые волчьи улитки с юго-востока США питаются местными улитками острова, а такие растения, как австралийский древовидный папоротник и микония телячья, затеняют местные растения. Популяции завезенных на Гавайи маленьких огненных муравьев могут оказать серьезное негативное воздействие на животных, сельскохозяйственные культуры и людей. Завуалированный хамелеон и хамелеон Джексона оказали большое влияние на экологию Гавайских островов.
В Новой Зеландии первыми инвазивными видами были собаки и крысы , завезенные полинезийскими поселенцами около 1300 года . . Кролики , завезенные в качестве источника пищи моряками в 1800-х годах, стали серьезной неприятностью для фермеров, особенно на Южном острове . Утес обыкновенный , первоначально растение для живой изгороди, произраставшее в Западной Европе , был завезен в Новую Зеландию с той же целью, но растет агрессивно и угрожает уничтожить местные растения на большей части страны, и поэтому его регулярно уничтожают. Местные леса подвергаются сильному воздействию нескольких видов оленей из Северной Америки и Европы , а также австралийского опоссума . Все эти экзотические виды процветают в среде Новой Зеландии из-за отсутствия хищников и обильных источников пищи.
Колонизация острова Мадагаскар привела к появлению экзотических видов растений и животных, которые значительно изменили ландшафт острова. [33] Это результат антропогенного нарушения существующих экосистем. Самым известным нарушением являются обширные лесозаготовки. [34] Это позволяет вторжение чужеродных видов по мере того, как они обосновываются в созданных пространствах. Некоторые из инвазивных видов растений на Мадагаскаре включают опунцию ( Opuntia spp.) и плетень серебристый ( Acacia Dealbata ) . [35] Водяной гиацинт ( Eichhornia crassipes ), один из наиболее распространенных инвазивных видов растений в мире, за последние несколько десятилетий достиг Мадагаскара. [36] Это растение оказывает финансовое воздействие на Мадагаскар, поскольку в попытках ограничить распространение используется много ресурсов. Растение занимает бассейны озер и других водоемов. Своими корнями он образует плотные маты на поверхности воды и ограничивает проникновение света, который воздействует на водные организмы. [37] Однако сейчас это растение используется в производстве удобрений и бумажных пакетов, а также для очистки биологических отходов. [37]
Захваченные экосистемы могли подвергнуться нарушениям, обычно вызванным деятельностью человека. [6] Такое нарушение может дать инвазивным видам шанс утвердиться с меньшей конкуренцией со стороны местных жителей, которые менее способны адаптироваться к нарушенной экосистеме. [19] Основными геоморфологическими эффектами инвазивных растений являются биоконструкция и биозащита. Например, кудзу ( Pueraria montana ), виноградная лоза, произрастающая в Азии, была широко завезена на юго-востоке США в начале 20-го века для борьбы с эрозией почвы . Основными геоморфологическими эффектами инвазивных животных являются биотурбация , биоэрозия и биоконструкция. Например, инвазии китайского краба-рукавицы ( Eriocheir sinensis ) привели к более высокой скорости биотурбации и биоэрозии. [38]
В то время как все виды конкурируют за выживание, инвазивные виды, по-видимому, обладают специфическими чертами или определенными комбинациями черт, которые позволяют им вытеснять местные виды . В некоторых случаях конкуренция касается темпов роста и воспроизводства. В других случаях виды взаимодействуют друг с другом более непосредственно.
Исследователи расходятся во мнениях относительно полезности черт в качестве маркеров инвазивности. Одно исследование показало, что из списка инвазивных и неинвазивных видов 86% инвазивных видов можно идентифицировать только по признакам. [39] Другое исследование показало, что инвазивные виды, как правило, имеют лишь небольшую часть предполагаемых признаков, и что многие похожие черты были обнаружены у неинвазивных видов, что требует других объяснений. [39] [40] [41] Общие черты инвазивных видов включают следующее:
Интродуцированный вид может стать инвазивным, если он сможет конкурировать с местными видами за такие ресурсы, как питательные вещества , свет, физическое пространство, воду или пищу. Если эти виды эволюционировали в условиях жесткой конкуренции или хищничества , то в новой среде может появиться меньше способных конкурентов, что позволит захватчику быстро размножиться. Экосистемы , которые используются местными видами на полную мощность, можно смоделировать как системы с нулевой суммой , в которых любая выгода для захватчика является потерей для местного населения. Однако такое одностороннее конкурентное превосходство (и вымирание местных видов при увеличении популяций захватчика) не является правилом. [26] [43] Инвазивные виды часто сосуществуют с местными видами в течение длительного времени, и постепенно превосходная конкурентоспособность инвазивных видов становится очевидной по мере того, как их популяция становится больше и плотнее и они адаптируются к новому местоположению.
Инвазивный вид может иметь возможность использовать ресурсы, которые ранее были недоступны местным видам, например, глубокие источники воды, доступ к которым осуществляется через длинный стержневой корень , или способность жить на ранее необитаемых типах почв. Например, козлятник колючий ( Aegilops triuncialis ) был завезен в Калифорнию на змеевидных почвах , которые имеют низкую водоудерживающую способность, низкий уровень питательных веществ, высокое соотношение магния и кальция и возможную токсичность тяжелых металлов . Популяции растений на этих почвах, как правило, имеют низкую плотность, но козлятина может образовывать на этих почвах плотные заросли и вытеснять местные виды, которые плохо адаптировались к змеевидным почвам. [44]
Инвазивные виды могут изменять окружающую среду, выделяя химические соединения, изменяя абиотические факторы или влияя на поведение травоядных животных , оказывая положительное или отрицательное воздействие на другие виды. Некоторые виды, такие как Kalanchoe daigremontana , производят аллелопатические соединения , которые могут оказывать ингибирующее действие на конкурирующие виды и влиять на некоторые почвенные процессы, такие как минерализация углерода и азота. [45] Другие виды, такие как Stapelia gigantea, способствуют привлечению сеянцев других видов в засушливых условиях, обеспечивая соответствующие микроклиматические условия и предотвращая травоядность на ранних стадиях развития. [46]
Другими примерами являются Centaurea solstitialis (желтый звездчатый чертополох) и Centaurea diffusa ( василек диффузный ). Эти восточноевропейские вредные сорняки распространились по западной части Соединенных Штатов . Эксперименты показывают, что 8-гидроксихинолин , химическое вещество, вырабатываемое в корнях C. diffusa , оказывает негативное воздействие только на растения, которые не эволюционировали с ним одновременно. Такие совместно эволюционировавшие местные растения также выработали защитные механизмы. C. diffusa и C. solstitialis в своей естественной среде обитания не являются чрезвычайно успешными конкурентами. Успех или отсутствие успеха в одной среде обитания не обязательно означает успех в других. И наоборот, изучение мест обитания, в которых вид менее успешен, может выявить новые средства борьбы с инвазивностью. [47] [48]
Изменения в режимах пожарной безопасности являются еще одной формой содействия. Bromus tectorum , родом из Евразии, хорошо адаптирован к огню. Он не только быстро распространяется после горения, но также увеличивает частоту и интенсивность (жар) пожаров, образуя большое количество сухого мусора во время пожароопасного сезона на западе Северной Америки. В районах, где он широко распространен, он настолько изменил местный режим пожаров, что местные растения не могут пережить частые пожары, что позволяет B. tectorum и дальше распространяться и сохранять доминирование в завезенном ареале. [49]
Экологическое содействие также имеет место, когда один вид физически изменяет среду обитания способами, выгодными для других видов. Например, дрейссены усложняют среду обитания на дне озера, образуя расщелины, в которых живут беспозвоночные . Это увеличение сложности вместе с питанием, обеспечиваемым отходами фильтрационного питания мидий , увеличивает плотность и разнообразие сообществ донных беспозвоночных. [50]
Исследования инвазивных видов показали, что интродуцированные виды обладают большим потенциалом быстрой адаптации. Это объясняет, сколько интродуцированных видов способны прижиться и стать инвазивными в новых средах. Кроме того, биологам может быть сложно определить скорость распространения инвазивных видов, поскольку рост популяции происходит геометрически, а не линейно. [51] Когда узкие места и эффекты основателя вызывают значительное уменьшение размера популяции и могут ограничивать генетическую изменчивость , [52] особи начинают демонстрировать аддитивную дисперсию в отличие от эпистатической дисперсии. Это преобразование может на самом деле привести к увеличению вариативности в популяциях-основателях, что затем позволит осуществить быструю адаптивную эволюцию . [53] После событий инвазии отбор может первоначально воздействовать на способность к расселению, а также на физиологическую толерантность к новым стрессорам в окружающей среде. Затем адаптация переходит в ответ на избирательное давление новой среды. Эти реакции, скорее всего, будут связаны с изменением температуры и климата или присутствием местных видов, будь то хищники или жертвы. [54] Адаптации включают изменения в морфологии , физиологии , фенологии и пластичности .
Быстрая адаптивная эволюция этих видов приводит к появлению потомства, которое обладает более высокой приспособленностью и лучше приспособлено к окружающей среде. Внутривидовая фенотипическая пластичность, преадаптация и эволюция после интродукции — все это основные факторы адаптивной эволюции. [55] Пластичность популяций дает возможность для изменений, чтобы лучше соответствовать индивидууму в окружающей среде. Это ключевой момент в адаптивной эволюции, поскольку главная цель состоит в том, чтобы наилучшим образом адаптироваться к экосистеме, в которую был интродуцирован вид. Возможность сделать это как можно быстрее приведет к появлению популяции с очень высокой приспособленностью. Предварительная адаптация и эволюция после первоначальной интродукции также играют роль в успехе интродуцированных видов. Если вид адаптировался к аналогичной экосистеме или имеет черты, которые хорошо подходят для района, куда он был интродуцирован, он, скорее всего, будет лучше себя чувствовать в новой среде. Все это, в дополнение к эволюции, происходящей после интродукции, определяет, сможет ли вид обосноваться в новой экосистеме, будет ли он размножаться и процветать.
Гипотеза освобождения врагов утверждает, что процесс эволюции привел к тому, что в каждой экосистеме наступил экологический баланс. Ни один вид не может занять большую часть экосистемы из-за присутствия конкурентов, хищников и болезней. Интродуцированные виды, перемещенные в новую среду обитания, могут стать инвазивными, когда в новой экосистеме не существует этих средств контроля – конкурентов, хищников и болезней. Отсутствие соответствующего контроля приводит к быстрому росту населения. [56]
У неместных видов имеется множество переносчиков , в том числе биогенных, но большинство инвазий связано с деятельностью человека. Естественные расширения ареала распространены у многих видов, но скорость и величина антропогенного расширения у этих видов, как правило, намного больше, чем естественное расширение, и люди обычно переносят экземпляры на большие расстояния, чем естественные силы. [57]
Ранний человеческий переносчик произошел, когда доисторические люди завезли в Полинезию тихоокеанскую крысу ( Rattus exulans ). [58]
К переносчикам относятся растения или семена, импортированные для садоводства . Торговля домашними животными перемещает животных через границы, где они могут сбежать и стать агрессивными. Организмы скрываются на транспортных средствах. Среди специалистов в области биологии инвазий подавляющее большинство сходятся во мнении, что основной причиной интродукций является случайная передача с помощью человека, за исключением полярных регионов . [59] Болезни также могут переноситься инвазивными насекомыми, такими как азиатская цитрусовая листовертка и бактериальная болезнь цитрусового позеленения . [60]
Прибытие инвазивных размножений на новый участок зависит от его неинвазивности. [61]
Виды также были интродуцированы намеренно. Например, чтобы чувствовать себя более «как дома», американские колонисты сформировали «общества акклиматизации», которые неоднократно импортировали птиц, родных для Европы, в Северную Америку. Чтобы экзотические виды не стали проблемой в США, при доставке живых материалов из зарубежных стран требуется особое обращение и разрешения. Программы Министерства сельского хозяйства США , такие как запрет контрабанды и соблюдение требований в торговле (SITC), пытаются предотвратить вспышки экзотических видов в Америке. Намеренное распространение одомашненных растений в другие благоприятные среды было описано как биологическая глобализация .
Многие инвазивные виды, если они доминируют на данном участке, играют важную роль в экосистеме этого района. Если их удалить из этого места, это может нанести вред этому участку. [62]
Экономика играет важную роль в интродукции экзотических видов. Высокий спрос на ценного китайского рукавичного краба является одним из объяснений возможного преднамеренного выпуска этого вида в зарубежные воды. [63]
Развитие морской торговли быстро повлияло на способы транспортировки морских организмов в океане. Морские организмы переносятся в новую среду двумя способами: обрастание корпуса и транспортировка балластной воды. Фактически, Молнар и др. В 2008 году были документированы пути перемещения сотен морских инвазивных видов и установлено, что судоходство является доминирующим механизмом переноса инвазивных видов. [64]
Многие морские организмы способны прикрепляться к корпусам судов. Следовательно, эти организмы легко переносятся из одного водоема в другой и являются значительным фактором риска биологической инвазии. [65] Контроль за обрастанием корпуса судна является добровольным, и в настоящее время не существует каких-либо нормативных актов по борьбе с обрастанием корпуса. Однако правительства Калифорнии и Новой Зеландии объявили о более строгом контроле за загрязнением корпусов судов в пределах своей юрисдикции. [66]
Другим основным вектором транспортировки чужеродных водных видов является балластная вода. Балластная вода , принятая в море и сброшенная в порту трансокеанскими судами, является крупнейшим вектором инвазий неместных водных видов. [67] [68] Фактически, по оценкам, 10 000 различных видов, многие из которых не являются местными, транспортируются с балластной водой каждый день. [69] Многие из этих видов считаются вредными и могут негативно повлиять на новую среду обитания. Например, пресноводные дрейссены , обитающие в Черном , Каспийском и Азовском морях , скорее всего, попали в Великие озера с балластной водой трансокеанского судна. [70] Зебровые мидии превосходят другие местные организмы за кислород и пищу, такие как водоросли . Хотя вторжение дрейссены было впервые отмечено в 1988 году, и вскоре после этого был успешно реализован план по смягчению последствий, в этом плане был серьезный недостаток или лазейка , из-за которой суда, загруженные грузом, когда они достигли Морского пути , не подвергались испытаниям, поскольку их балластные цистерны были пусты. . Однако даже в пустом балластном танке остается лужа воды, наполненная организмами, которые могут быть выпущены в следующем порту (при заполнении танка водой после выгрузки груза судно принимает на себя балластную воду, которая смешивается с лужами). а затем все, включая живые организмы в лужах, выгружается в следующем порту). [67] Действующие правила для Великих озер основаны на « солевом шоке» для уничтожения пресноводных организмов, оставшихся в балластных цистернах. [71]
Несмотря на то, что существуют правила использования балластной воды для защиты от потенциально инвазивных видов, существует лазейка для организмов размером 10–50 микрон. Для организмов размером от 10 до 50 микрон, таких как некоторые виды фитопланктона , действующие правила допускают присутствие менее 10 клеток на миллилитр в сбросах из систем очистки. [72] Сброс происходит, когда судно принимает груз в порту, поэтому сбрасываемая вода не обязательно совпадает с принимающим водоемом. Поскольку многие виды фитопланктона имеют размер менее 10 микрон и размножаются бесполым путем , только одна клетка, выпущенная в окружающую среду, может экспоненциально вырасти во многие тысячи клеток за короткий промежуток времени. Эта лазейка может иметь пагубные последствия для окружающей среды. Например, некоторые виды рода Pseudo-nitzschia имеют ширину менее 10 микрон и содержат домоевую кислоту , нейротоксин . Если токсичны Pseudo-nitzschia spp. живые в балластном сбросе и попадающие в «новую среду», они могут вызвать отравление домоевой кислотой у моллюсков , морских млекопитающих и птиц . [73] К счастью, смертельные случаи среди людей, связанные с отравлением домоевой кислотой, удалось предотвратить благодаря программам строгого мониторинга, возникшим после вспышки домоевой кислоты в Канаде в 1987 году . [73]
Еще одним важным фактором, который следует учитывать в отношении морских инвазивных видов, является роль изменений окружающей среды, связанных с изменением климата , таких как повышение температуры океана . Было проведено множество исследований, предполагающих, что повышение температуры океана вызовет сдвиги ареала обитания организмов, [74] [75] , что может иметь пагубные последствия для окружающей среды по мере появления новых взаимодействий видов. Например, Хуа и Хван предположили, что организмы в балластной цистерне корабля, путешествующего из умеренного пояса через тропические воды, могут испытывать колебания температуры до 20 °C. [76] Для дальнейшего изучения влияния температуры на организмы, перевозимые на корпусах судов или в балластной воде, Lenz et al. (2018) провели исследование, в ходе которого провели эксперимент с двойным тепловым стрессом. Их результаты показывают, что тепловые проблемы, с которыми организмы сталкиваются во время транспортировки, могут повысить стрессоустойчивость видов в их неродном ареале за счет отбора генетически адаптированных генотипов , которые выживут при повторном применении теплового стресса, например, при повышении температуры океана в популяции-основателе. [77] Из-за сложности изменений, вызванных изменением климата, трудно предсказать характер температурного успеха неместных видов in-situ . Поскольку некоторые исследования предполагают повышенную температурную устойчивость «угонщиков» на корпусах судов или в балластной воде, необходимо разработать более комплексные планы управления обрастанием и балластной водой, чтобы предотвратить возможные вторжения в будущем, поскольку условия окружающей среды вокруг продолжают меняться. мир.
Инвазивные виды часто используют нарушения экосистемы ( лесные пожары , дороги , пешеходные тропы ) для колонизации территории. Крупные лесные пожары могут стерилизовать почву, добавляя при этом различные питательные вещества . [22] В результате этого, ранее укоренившиеся виды теряют свое преимущество, оставляя больше места для инвазивных видов. В таких обстоятельствах преимущество имеют растения, способные восстанавливаться за счет корней. Неаборигены с этой способностью могут извлечь выгоду из ожога огня низкой интенсивности, который удаляет поверхностную растительность , в результате чего туземцы, которые полагаются на семена для размножения, обнаруживают, что их ниши заняты, когда их семена наконец прорастут. [49]
Лесные пожары часто возникают в отдаленных районах, поэтому бригадам пожаротушения приходится путешествовать через девственный лес, чтобы добраться до места. Экипажи могут привезти с собой инвазивные семена. Если какое-либо из этих безбилетных семян укоренится, процветающая колония инвазивных организмов может прорасти всего за шесть недель, после чего для борьбы со вспышкой могут потребоваться годы постоянного внимания, чтобы предотвратить дальнейшее распространение. Кроме того, нарушение поверхности почвы, например, прорезка противопожарных полос, разрушает естественный покров, обнажает почву и может ускорить вторжение. В пригородных зонах, а также на границе между дикой природой и городом постановления муниципалитетов о расчистке растительности и удалении кустарников для защищаемого пространства могут привести к чрезмерному удалению местных кустарников и многолетних растений , что подвергает почву большему освещению и меньшей конкуренции со стороны инвазивных видов растений. [ нужна цитата ]
Транспортные средства пожаротушения часто являются главными виновниками таких вспышек, поскольку транспортные средства часто ездят по проселочным дорогам, заросшим инвазивными видами растений. Ходовая часть автомобиля становится основным транспортным средством. В ответ на крупные пожары мойки «обеззараживают» транспортные средства, прежде чем приступить к тушению. [ нужна цитата ] Крупные лесные пожары привлекают пожарных из отдаленных мест, еще больше увеличивая потенциал транспортировки семян. [ нужна цитата ]
Инвазивные виды могут отрицательно повлиять на вторгшиеся места обитания и биорегионы, нанося экологический, экологический или экономический ущерб.
Европейский Союз определяет «инвазивные чужеродные виды» как те, которые, во-первых, находятся за пределами своего естественного ареала распространения, а во-вторых, угрожают биологическому разнообразию . [78] [79] Биотическое вторжение считается одним из пяти основных факторов глобальной утраты биоразнообразия и увеличивается из-за туризма и глобализации . [80] [81] Это может быть особенно верно в отношении недостаточно регулируемых систем пресной воды , хотя карантин и правила балластной воды улучшили ситуацию. [82]
Инвазивные виды могут привести к исчезновению местных местных видов посредством конкурентного исключения, смещения ниши или гибридизации с родственными местными видами. Таким образом, помимо экономических последствий, инопланетные вторжения могут привести к обширным изменениям в структуре, составе и глобальном распределении биоты в местах интродукции, что в конечном итоге приведет к гомогенизации мировой фауны и флоры и утрате биоразнообразия . [83] [84] Трудно однозначно приписать вымирание вида инвазии. Хотя есть убедительные доказательства того, что недавнее исчезновение около 90 видов земноводных можно объяснить хитридиевым грибом , распространяемым в результате международной торговли, [85] большинство научных исследований было сосредоточено на животных-захватчиках. Озабоченность по поводу воздействия инвазивных видов на биоразнообразие обычно сопоставляет фактические данные (экологические или экономические) с потенциальным риском. [ нужна цитата ]
Расчистка земель и заселение людей оказывают значительное давление на местные виды. Нарушенные места обитания подвержены инвазиям, которые могут оказать неблагоприятное воздействие на местные экосистемы, изменяя функции экосистем. Вид водно-болотных растений, известный как aeʻae на Гавайях (местный вид Bacopa monnieri ), считается видом- вредителем в искусственно созданных убежищах для водоплавающих птиц, поскольку он быстро покрывает неглубокие илистые отмели , созданные для находящихся под угрозой исчезновения гавайских ходулочников ( Himantopus mexicanus knudseni ), делая эти нежелательные места кормления. для птиц.
Многократная последовательная интродукция различных неместных видов может иметь интерактивный эффект; внедрение второго неместного вида может позволить процветать первым инвазивным видам. Примерами этого являются появление моллюска -аметиста ( Gemma gemma ) и европейского зеленого краба ( Carcinus maenas ). Моллюск-драгоценный камень был завезен в калифорнийскую гавань Бодега с восточного побережья США сто лет назад. В небольших количествах он был обнаружен в гавани, но никогда не вытеснял местные виды моллюсков ( Nutricola spp.). В середине 1990-х годов интродукция европейского зеленого краба, который, как выяснилось, охотится преимущественно на местных моллюсков, привела к сокращению численности местных моллюсков и увеличению завезенных популяций моллюсков. [86]
Инвазивные виды могут изменить функции экосистем. Например, инвазивные растения могут изменять режим пожаров (читграс, Bromus tectorum ), круговорот питательных веществ (корнистой гладкий Spartina alterniflora ) и гидрологию ( тамарикс ) в местных экосистемах. [7] Инвазивные виды, которые тесно связаны с редкими местными видами, могут гибридизироваться с местными видами. Вредные последствия гибридизации привели к сокращению и даже исчезновению местных видов. [87] [88] Например, гибридизация с интродуцированной кордграссом Spartina alterniflora угрожает существованию калифорнийского кордграсса ( Spartina foliosa ) в заливе Сан-Франциско . [89] Инвазивные виды вызывают конкуренцию с местными видами, и из-за этого 400 из 958 видов, находящихся под угрозой исчезновения в соответствии с Законом об исчезающих видах, находятся под угрозой. [90]
Непреднамеренное занос видов лесных вредителей и патогенов растений может изменить экологию леса и нанести ущерб лесной промышленности . В целом лесные экосистемы США широко заражены экзотическими вредителями, растениями и патогенами. [91] [92]
Азиатский усач ( Anoplophora glabripennis ) был впервые завезен в США в 1996 году, и ожидалось, что он заразит и повредит миллионы акров лиственных деревьев. По состоянию на 2005 год на попытки искоренить этого вредителя и защитить миллионы деревьев в пострадавших регионах было потрачено тридцать миллионов долларов. [93] Адельгид шерстистый нанес ущерб старовозрастным еловым, пихтовым лесам и болиголову , а также наносит ущерб производству рождественских елок . [94] Гриб каштана ( Cryphonectria parasitica ) и болезнь голландского вяза ( Ophiostoma novo-ulmi ) являются двумя патогенами растений, оказывающими серьезное воздействие на эти два вида и на здоровье лесов. [95] [96] Чесночная горчица, Alliaria petiolata , является одним из наиболее проблемных инвазивных видов растений в лесах восточной части Северной Америки. Характеристики чесночной горчицы немного отличаются от характеристик окружающих местных растений, в результате чего получается очень успешный вид, изменяющий состав и функции местных сообществ, в которые он вторгается. Когда чесночная горчица проникает в подлесок леса, это влияет на скорость роста саженцев деревьев, что может изменить регенерацию леса и его состав в будущем. [97]
Местные виды могут оказаться под угрозой исчезновения [98] в результате процесса генетического загрязнения . Генетическое загрязнение — это непреднамеренная гибридизация и интрогрессия , которая приводит к гомогенизации или замене локальных генотипов в результате численного или фитнес- преимущества интродуцированных видов. [99] Генетическое загрязнение происходит либо в результате интродукции, либо в результате модификации среды обитания, когда ранее изолированные виды вступают в контакт с новыми генотипами. Было показано, что вторгшиеся виды адаптируются к новой среде обитания за удивительно короткий промежуток времени. [98] Размер популяции вторгшихся видов может оставаться небольшим в течение ряда лет, а затем наблюдаться взрывной рост численности населения - явление, известное как «эффект лага». [7]
Гибриды, полученные в результате скрещивания инвазивных видов с местными видами, могут со временем включать свои генотипы в генофонд посредством интрогрессии . Точно так же в некоторых случаях небольшая вторгающаяся популяция может угрожать гораздо более крупному коренному населению. Например, Spartina alterniflora была завезена в залив Сан-Франциско и гибридизирована с местной Spartina foliosa . Более высокое количество пыльцы и приспособленность самцов вторгшихся видов привели к интрогрессии , которая поставила под угрозу местные популяции из-за более низкого количества пыльцы и более низкой жизнеспособности местных видов. [100] Снижение приспособленности не всегда очевидно только на основании морфологических наблюдений. Некоторая степень потока генов является нормальной и сохраняет совокупность генов и генотипов. [88] [101] Примером этого является скрещивание мигрирующих койотов с красным волком в районах восточной части Северной Каролины , где красный волк был повторно интродуцирован. [102] Конечным результатом стало сокращение числа стабильных размножающихся пар красного волка, что может еще больше усложнить социальную стабильность стай и усилия по реинтродукции.
В регионе Кейптауна в Южной Африке анализ показал, что восстановление водосборов приоритетных источников воды путем удаления вторжений жаждущих чужеродных растений (например, австралийских акаций, сосен и эвкалипта, австралийского черного плетня...) приведет к ожидаемому годовому приросту воды. 50 миллиардов литров в течение 5 лет по сравнению с обычным сценарием (что важно, поскольку Кейптаун испытывает значительную нехватку воды ). Это эквивалентно 1/6 текущих потребностей города в энергоснабжении. Ежегодный прирост удвоится в течение 30 лет. Восстановление водосбора значительно более рентабельно, чем другие решения по увеличению количества воды (1/10 стоимости единицы альтернативных вариантов). [103] Создан водный фонд, и эти экзотические виды искореняются. [104]
Инвазионные виды не только наносят экологический ущерб и экономические потери, но также могут повлиять на здоровье человека. Из-за изменения функциональности экосистемы (из-за гомогенизации сообществ биоты) инвазивные виды привели к негативным последствиям для благосостояния человека, что включает снижение доступности ресурсов, безудержное распространение заболеваний человека, рекреационную и образовательную деятельность и туризм. [105] [106] Что касается здоровья человека, чужеродные виды вызывают аллергию и повреждение кожи. Другие подобные заболевания, вызванные инвазивными видами, включают вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), оспа обезьян и тяжелый острый респираторный синдром (ТОРС). [106]
Инвазивные виды и сопутствующие усилия по контролю могут иметь долгосрочные последствия для общественного здравоохранения . Например, пестициды , применяемые для борьбы с определенным видом вредителей, могут загрязнять почву и поверхностные воды. [93] Вторжение людей в ранее отдаленные экосистемы привело к тому, что экзотические заболевания, такие как ВИЧ, стали доступны широкому населению. [93] Интродуцированные птицы (например, голуби ), грызуны и насекомые (например , комары , блохи , вши и мухи цеце) могут служить переносчиками и резервуарами болезней человека. На протяжении всей истории через эти переносчики распространялись эпидемии человеческих болезней, таких как малярия , желтая лихорадка , тиф и бубонная чума . [25] Недавним примером занесенной болезни является распространение вируса Западного Нила , который убил людей, птиц, млекопитающих и рептилий. [107] Интродуцированные китайские рукавичные крабы являются переносчиками азиатского лёгочного двуустка . [70] Возбудители заболеваний, передающихся через воду, такие как бактерии холеры ( Vibrio cholerae ), и возбудители вредного цветения водорослей часто переносятся с балластной водой. [108]
Во всем мире ежегодно тратится 1,4 триллиона долларов на управление и контроль инвазивных видов. [56] Некоторые захватчики могут негативно повлиять на экономику региона.
Инвазивные виды могут стать финансовым бременем для многих стран. Из-за экологической деградации, вызванной инвазивными видами, это может изменить функциональность и сократить услуги, предоставляемые экосистемами. Ожидается, что дополнительные затраты также позволят контролировать распространение биологической инвазии, смягчать дальнейшие последствия и восстанавливать экосистемы. Например, стоимость ущерба, нанесенного 79 инвазивными видами в период с 1906 по 1991 год в США, оценивается в 120 миллиардов долларов США. [106] В Китае инвазивные виды сократили валовой внутренний продукт (ВВП) страны на 1,36% в год. [109] Борьба с биологической инвазией также может быть дорогостоящей. В Австралии расходы на мониторинг, контроль, управление и исследование инвазивных видов сорняков составили примерно 116,4 миллиона австралийских долларов в год, при этом затраты направлялись только центральному и местному правительству. [106] В некоторых ситуациях инвазивные виды могут иметь преимущества, например, экономическую отдачу. Например, инвазивные деревья можно вырубать для коммерческого лесного хозяйства. Однако в большинстве случаев экономическая отдача намного меньше, чем затраты, вызванные биологическим вторжением. [110] [106]
В районе Великих озер морская минога является инвазивным видом, действующим в качестве хищника. В своей первоначальной среде обитания морская минога использовала коэволюцию, чтобы действовать как паразит , не убивая при этом организм-хозяин . Однако в районе Великих озер эта коэволюционная связь отсутствует, поэтому морская минога действует как хищник и может съесть до 40 фунтов рыбы за 12–18-месячный период кормления. [111] Морские миноги охотятся на все виды крупной рыбы, такие как озерная форель и лосось . Разрушительное воздействие морских миног на крупную рыбу отрицательно сказывается на рыбной отрасли и способствует исчезновению популяций некоторых видов. [111]
Экономические издержки , связанные с инвазивными видами, можно разделить на прямые затраты, связанные с производственными потерями в сельском и лесном хозяйстве, и управленческие затраты. Предполагаемый ущерб и затраты на борьбу с инвазивными видами только в США составляют более 138 миллиардов долларов в год. [93] Экономические потери могут также возникнуть из-за потери доходов от отдыха и туризма . [112] Когда экономические издержки вторжений рассчитываются как производственные потери и затраты на управление, они невелики, поскольку не учитывают экологический ущерб; если бы исчезновению видов, утрате биоразнообразия и утрате экосистемных услуг придавалась денежная оценка , затраты от воздействия инвазивных видов резко возросли бы. [93] Следующие примеры из различных секторов экономики демонстрируют влияние биологических инвазий.
Часто утверждается, что ключом к снижению затрат, связанных с нанесением ущерба инвазивным видам и управлением ими, является раннее обнаружение и быстрое реагирование, [113] это означает, что первоначальные затраты на поиск и обнаружение инвазивных видов и быстрый контроль над ними, в то время как популяция небольшой, обходится дешевле, чем борьба с инвазивной популяцией, когда она широко распространена и уже причиняет ущерб. Однако интенсивный поиск захватчика важен только для снижения затрат в тех случаях, когда инвазивный вид (1) не часто повторно интродуцируется в управляемую территорию и (2) его поиск и обнаружение экономически эффективны. [114]
Сорняки снижают урожайность в сельском хозяйстве, хотя они могут обеспечивать необходимые питательные вещества. Некоторые сорняки с глубокой корневой системой могут «добывать» питательные вещества (см. динамический аккумулятор ) из недр и откладывать их в верхний слой почвы, в то время как другие обеспечивают среду обитания для полезных насекомых или служат пищей для видов вредителей. Многие виды сорняков являются случайной интродукцией, сопровождающей семена и импортируемый растительный материал. Многие интродуцированные сорняки на пастбищах конкурируют с местными кормовыми растениями, угрожают молодняку крупного рогатого скота (например, листовой молочай, Euphorbia virgata ) или неприятны на вкус из-за шипов и колючек (например, звездчатый чертополох ). Потери кормов из-за инвазивных сорняков на пастбищах составляют почти 1 миллиард долларов США только в США. [93] Сокращение услуг опылителей и потеря урожая фруктов были вызваны заражением медоносных пчел инвазивным клещом варроа . Интродуцированные крысы ( Rattus rattus и R. norvegicus ) стали серьезными вредителями [115] на фермах, уничтожая хранящееся зерно. [93] Интродукция минирующих мух ( Agromyzidae ), в том числе американского змеевидного минера ( Liriomyza trifolii ), в Калифорнию также привела к потерям в отрасли цветоводства Калифорнии , поскольку личинки этих инвазивных видов питаются декоративными растениями. [116]
Инвазивные патогены растений и насекомые-переносчики болезней растений также могут подавлять урожайность сельскохозяйственных культур и саженцы. Позеленение цитрусовых — это бактериальное заболевание , переносчиком которого является инвазивная азиатская цитрусовая листовертка (ACP). Из-за воздействия этого заболевания на цитрусовые культуры, цитрусовые находятся под карантином и строго регулируются в районах, где был обнаружен АСР. [60]
Инвазивные виды могут повлиять на отдых на свежем воздухе, например, на рыбалку, охоту , пеший туризм , наблюдение за дикой природой и водный отдых. Они могут нанести ущерб широкому спектру экологических услуг, важных для отдыха, включая, помимо прочего, качество и количество воды , разнообразие растений и животных, а также изобилие видов . [117] Эйсверт утверждает, что «очень мало исследований было проведено для оценки соответствующих экономических потерь в пространственных масштабах, таких как регионы, штаты и водоразделы ». Евразийский многолистник ( Myriophyllum spicatum ) в некоторых частях США заполняет озера растениями, усложняющими рыбалку и катание на лодках. [118] Очень громкий призыв коки обыкновенного снижает стоимость недвижимости в пострадавших районах Гавайев . [119] Паук Zygiella x-notata , плетущий шары, который является инвазивным для Калифорнии, мешает работе в саду своей большой паутиной. [120]
Общий экономический ущерб от инвазивных чужеродных видов в Европе в период с 1960 по 2020 год оценивается примерно в 140 миллиардов долларов США (включая потенциальные затраты, которые могли или не могли быть фактически материализованы) или 78 миллиардов долларов США (включая только наблюдаемые затраты, о которых известно, что они материализовались). Эти оценки очень консервативны. Модели, основанные на этих данных, предполагают, что истинные ежегодные затраты в 2020 году составят около 140 миллиардов долларов США. [121]
Италия — одна из наиболее заселенных стран Европы , где обитает, по оценкам, более 3000 чужеродных видов. Воздействие инвазивных чужеродных видов на экономику было весьма разнообразным: от затрат на управление до потери урожая и ущерба инфраструктуре. Общий экономический ущерб от вторжений в Италию в период с 1990 по 2020 год оценивается в 819,76 миллиона долларов США (704,78 миллиона евро). Однако только 15 зарегистрированных видов имеют более достоверную оценку затрат, поэтому реальная стоимость может быть значительно больше указанной суммы. [122]
По оценкам , во Франции насчитывается минимум 2750 интродуцированных и инвазивных чужеродных видов. Рено и др. (2021) получили 1583 записи о затратах на 98 инвазивных чужеродных видов и обнаружили, что они привели к консервативным общим затратам от 1,2 до 11,5 миллиардов долларов США за период 1993–2018 годов. В этом исследовании также экстраполировались затраты на виды, вторгшиеся во Францию, но о затратах по которым сообщалось только в других странах, но не во Франции, что привело к дополнительным затратам в диапазоне от 151 до 3,03 миллиарда долларов США. Затраты на ущерб были почти в восемь раз выше управленческих расходов. Насекомые, в частности азиатский тигровый комар Aedes albopictus и комар желтой лихорадки Ae. aegypti , повлекли за собой очень высокие экономические затраты, за ними следовали незлаковые наземные цветковые и водные растения ( Ambrosia artemisiifolia , Ludwigia sp. и Lagarosiphon major ). Более 90% чужеродных видов, зарегистрированных в настоящее время во Франции, не имеют затрат, указанных в литературе, что приводит к значительным систематическим ошибкам в таксономическом, региональном охвате и охвате секторов деятельности. Однако отсутствие отчетов не означает отсутствия негативных последствий и, следовательно, отсутствия затрат. [123]
Крис Д. Томас утверждает, что большинство интродуцированных видов нейтральны или полезны по отношению к другим видам [124] , но это мнение меньшинства. Научное сообщество повсеместно считает их воздействие на биоразнообразие негативным. [125]
Однако некоторые инвазивные виды могут стать подходящей средой обитания или источником пищи для других организмов. В районах, где аборигенные виды вымерли или достигли точки, когда их невозможно восстановить, их роль могут выполнять чужеродные виды. Примеры этого:
Второй способ, которым неместные виды могут принести пользу, заключается в том, что они действуют как катализаторы восстановления. Это связано с тем, что присутствие неместных видов увеличивает гетерогенность и биоразнообразие экосистемы. Такое увеличение гетерогенности может создать микроклимат в разреженных и разрушенных экосистемах, что затем способствует росту и восстановлению местных видов. В Кении гуава имеет реальный потенциал в качестве инструмента восстановления тропических лесов. Исследования изолированных деревьев гуавы на сельскохозяйственных угодьях показали, что они чрезвычайно привлекательны для широкого круга птиц, питающихся фруктами. Посещая их, птицы бросали семена под гуаву, многие из которых были с деревьев в близлежащих фрагментах тропического леса, и многие из этих семян прорастали и превращались в молодые деревья. Удивительно, но расстояние до ближайшего леса, похоже, вообще не имело значения: деревья на расстоянии до 2 километров (1,2 мили) (самое большое изученное расстояние) были столь же хороши, как и деревья, расположенные гораздо ближе к фрагментам леса. Гуава легко приживается на деградированной земле, и каждое дерево потенциально является ядром участка восстанавливающегося тропического леса. Конечно, большинство саженцев, растущих под гуавой, представляют собой просто еще одну гуаву, но гуава — это дерево ранней сукцессии, которое вскоре вымирает, когда его вытесняют более крупные деревья, и при этом оно не активно вторгается в девственный лес. Инвазивные чужеродные деревья также могут быть полезны для восстановления родного леса. В Пуэрто-Рико местные деревья-пионеры могут справиться с такими природными потрясениями, как засухи, ураганы, наводнения и оползни, но в большинстве случаев они не способны колонизировать земли, которые подверглись вырубке лесов, расширенному сельскохозяйственному использованию и в конечном итоге заброшены. На этих участках развиваются пионерные сообщества инвазивных деревьев с низким разнообразием, но со временем вторгаются местные деревья. Инопланетные пионеры могут доминировать в течение 30–40 лет, но конечный результат через 60–80 лет представляет собой разнообразную смесь местных и чужеродных видов, но с большинством местных видов. В отсутствие первых инопланетных колонистов заброшенные сельскохозяйственные земли имеют тенденцию превращаться в пастбища и оставаться таковыми почти бесконечно. [129]
Последнее преимущество неместных видов заключается в том, что они предоставляют экосистемные услуги. [126] Кроме того, чужеродные виды могут действовать как агенты биоконтроля , ограничивая воздействие инвазивных видов, например, использование неместных видов для борьбы с сельскохозяйственными вредителями. [126] Азиатские устрицы , например, фильтруют загрязнители воды лучше, чем местные устрицы Чесапикского залива . Исследование, проведенное в 2006 году Школой общественного здравоохранения Джонса Хопкинса в Балтиморе , показало, что азиатская устрица может значительно улучшить качество воды в заливе. [130] Кроме того, некоторые виды вторглись на территорию так давно, что нашли свою собственную полезную нишу в окружающей среде - термин, называемый натурализацией . Например, пчела Lasioglossum leucozonium , которая, как показал популяционно-генетический анализ, является инвазивным видом в Северной Америке [131] , стала важным опылителем канавы ( Rubus spp.), а также тыквенных деревьев , яблонь и кустов черники . [132] Бабочка в шахматном порядке имела преимущество перед любой самкой, отложившей яйца на подорожнике , инвазивном растении. Листья подорожника оставались зелеными достаточно долго, чтобы гусеницы могли выжить в засушливое лето, которое, казалось, становилось немного суше с первыми признаками изменения климата. Напротив, местные растения, которые они употребляли в пищу, высохли, а большинство гусениц умерли от голода или высохли. Благодаря такой разнице в выживаемости у бабочек появилась склонность откладывать яйца на бананы: доля самок бабочек, готовых откладывать яйца на это растение, выросла с менее трети в 1984 году до трех четвертей в 1987 году. Несколько лет позже переход был завершен. Находящееся под угрозой исчезновения на федеральном уровне клетчатое пятно Тейлора ( Euphyryas editha taylori , подвид клетчатого пятна Эдит, исторические места обитания которого были утрачены) настолько зависит от него, что защитники природы активно высаживают подорожники в дикой природе. Чтобы обеспечить запас бабочек, заключенные женского исправительного центра Мишн-Крик в штате Вашингтон разводят бабочек в теплице, чтобы их можно было выпустить в эти новые места обитания. Как ни странно, активное поощрение чужеродного растения (увеличение прибыли) помогает сохранить столь любимое местное насекомое (сокращение потерь). [133]
Некоторые вторжения предлагают потенциальные коммерческие выгоды. Например, толстолобика и обыкновенного карпа можно вылавливать для употребления в пищу людям и экспортировать на рынки, уже знакомые с этим продуктом, или перерабатывать в корм для домашних животных или корм для норок . Водяной гиацинт можно превратить в топливо с помощью метановых установок [134] , а другие инвазивные растения также можно собирать и использовать в качестве источника биоэнергии . [135] Но в других местах, большую часть времени, десятки тысяч интродуцированных видов обычно либо быстро вымирают, либо оседают и становятся образцовыми эко-гражданами, опыляющими сельскохозяйственные культуры, распространяющими семена, контролирующими хищников и обеспечивающими пищу и среду обитания для местных видов. . Они редко уничтожают туземцев. Вместо того, чтобы сокращать биоразнообразие, возникающие в результате новые миры обычно богаче видами, чем те, что были раньше. [136] [ сомнительно ]
Поведенческий потенциал человека и его пластичность во взаимодействии видов с окружающей средой создают возможности для устранения неблагоприятных последствий инвазий видов. [137] [138] [139] Общественность заинтересована в получении дополнительной информации об инвазивных видах, и ее больше всего мотивируют инвазивные виды, которые влияют на их местный район/сообщество. [140] Борьба с популяциями чужеродных видов является сложной, но важной задачей стратегии сохранения биоразнообразия в природных экосистемах, поскольку вселенцы могут нанести значительный экономический и экологический ущерб. Одним из наиболее перспективных методов борьбы с чужеродными видами является генетический. [141]
Первоначальная мотивация заключалась в том, чтобы защититься от сельскохозяйственных вредителей , сохраняя при этом возможность экспорта сельскохозяйственной продукции. В 1994 году был согласован первый набор глобальных стандартов, включая Соглашение о применении санитарных и фитосанитарных мер (Соглашение СФС). За ними наблюдает Всемирная торговая организация . Международная морская организация осуществляет надзор за выполнением Международной конвенции по контролю и управлению судовыми балластными водами и осадками ( Конвенция по управлению балластными водами ). Хотя Конвенция о биологическом разнообразии в первую очередь нацелена на другие, более общие экологические проблемы, она все же определяет некоторые шаги, которые ее участники должны предпринять для контроля инвазивных видов. КБР является наиболее значимым международным соглашением об экологических последствиях инвазивных видов, поскольку большинство таких мер являются добровольными и неспецифическими. [142]
Пожарные все чаще берут на себя ответственность за обеззараживание собственного оборудования, оборудования для общественного водоснабжения и частного водоснабжения из-за риска переноса водных инвазивных видов. [143] В Соединенных Штатах это особенно беспокоит пожарных в дикой природе, поскольку вторжение квагги и дрейссены , а также лесные пожары происходят одновременно на американском Западе. [144] [145] [146] [147]
Область восстановления островов развивалась как область природоохранной биологии и экологического восстановления , большая часть которой связана с искоренением инвазивных видов. Исследование 2019 года предполагает, что если бы искоренение инвазивных животных было проведено всего на 169 островах, перспективы выживания 9,4% наземных островных позвоночных Земли, находящихся под наибольшей угрозой, были бы улучшены. [148]
Было обнаружено, что инвазивное искоренение позвоночных на островах соответствует большинству целей устойчивого развития Организации Объединенных Наций (в частности, цели 15 ) и многочисленным связанным с ними задачам, таким как сохранение морского и наземного биоразнообразия, содействие местному и глобальному партнерству, экономическое развитие, смягчение последствий изменения климата, защита прав человека. здравоохранение и санитария, а также устойчивое производство и потребление. [149] [150]
Грызуны были завезены на Южную Георгию , остров в южной части Атлантического океана, не имеющий постоянных жителей, в 18 веке на тюленьих и китобойных судах. Вскоре они нанесли ущерб птичьей популяции острова, поедая яйца и нападая на птенцов. В 2018 году остров Южная Георгия был объявлен свободным от инвазивных грызунов после многолетних усилий по их уничтожению . После истребления популяция птиц восстановилась, включая популяции конька Южной Георгии и шилохвоста Южной Георгии , двух видов, встречающихся только на острове. [151] [152]
Проблемные экзотические болезни, завезенные в прошлом столетии или около того, включают фитофтороз каштана , который почти уничтожил американский каштан из его лесной среды обитания. Ответы на увеличение популяции американского каштана включают создание устойчивых к фитофторозу деревьев, которые можно повторно интродуцировать. В этом проявляются как отрицательные, так и положительные стороны интродуцированных видов.
Могут также возникнуть проблемы, как в случае с запутанной экологией залива Сан-Франциско, который также споткнулся в качестве экологических реставраторов. В середине двадцатого века инженеры осушили многие болота и илистые отмели залива для строительных проектов. Но отношение изменилось. Защитники природы были обеспокоены потерей естественной среды обитания, и с 1970-х годов инженеры потратили еще миллионы долларов на затыкание сточных вод, чтобы восстановить утраченные илистые отмели, солончаки и другие водно-болотные угодья. В рамках этой программы Инженерный корпус армии начал засаживать повторно заболоченные болота коровой травой, произрастающей на востоке США, Spartina alterniflora . Эту новую траву начали скрещивать со своим близким родственником, местной калифорнийской коровой травой ( Spartina foliosa ). Результатом стала новая гибридная трава, которая колонизировалась гораздо более агрессивно, чем любой из ее предшественников. Он распространился на районы, которые никто не предназначал, покрыв ранее открытые илистые отмели, забивая каналы, мешая фермерам, выращивающим устриц, и — что хуже всего для многих — портя виды на миллионы долларов и нанося ущерб стоимости высококлассной прибрежной собственности. Итак, десять лет назад власти запустили многомиллионный проект по избавлению залива как от пришельца с востока, так и от гибрида. Но это тоже пошло не так. Оказалось, что одна из самых тотемных и находящихся под угрозой исчезновения птиц залива, калифорнийская хлопушка размером с курицу и практически нелетающая ( Rallus longirostris obsoletus ), пристрастилась к новой гибридной траве. Трава росла гуще, чем местная версия, и не отмирала зимой, обеспечивая лучшее укрытие и среду обитания для скрытной птицы. В 1990-е годы, по мере распространения гибридной технологии, количество железнодорожных перевозок резко возросло. Но после 2004 года, когда началась ликвидация поголовья, численность птиц резко упала. Ошибиться в причине было невозможно. Во времени и пространстве популяция птиц сократилась после уничтожения чужеродной травы. [153]
Неместные виды могут быть интродуцированы для выполнения эколого-инженерной роли, которую раньше выполняли аборигенные виды, ныне вымершие. Эта процедура известна как замена таксона. [126] [154] [155]
На многих островах исчезновение черепах привело к нарушению функционирования экосистем в отношении распространения семян и травоядности. На прибрежных островках Маврикия ключевыми травоядными животными были ныне вымершие черепахи. Интродукция гигантских черепах, не являющихся местными жителями Альдабры, на двух островах в 2000 и 2007 годах положила начало восстановлению экологического равновесия. [156] Интродуцированные черепахи разносят семена нескольких местных растений и выборочно выпасают инвазивные виды растений. Ожидается, что выпас и просмотр заменят продолжающуюся интенсивную ручную прополку, а завезенные черепахи уже размножаются.
Было изучено употребление в пищу инвазивных видов с целью контроля, сокращения или уничтожения их популяций.
В 2005 году шеф-повар Бун Лай из ресторана Miya's Sushi в Нью-Хейвене, штат Коннектикут , создал первое меню, посвященное идее использования инвазивных видов, при этом половина предложений инвазивных видов в меню были концептуальными, поскольку инвазивные виды еще не были коммерчески доступны. [157] Сегодня Miya's предлагает множество инвазивных видов, таких как Чесапикский синий сом , Флоридская крылатка , Толстолобик Кентукки , Медуза -пушечное ядро Джорджии , а также инвазивные съедобные растения, такие как японский спорыш и Осенняя олива . [158] [159] [160] [161]
Джо Роман , биолог-эколог из Гарварда и Университета Вермонта , лауреат экологической премии Рэйчел Карсон , является редактором и руководителем Eat The Invaders, веб-сайта, посвященного поощрению людей к употреблению в пищу инвазивных видов в рамках решения проблемы. . [162] [163] [157]
Скептики отмечают, что как только чужеродный вид закрепился на новом месте (например, индо-тихоокеанская крылатка , которая сейчас практически захватила воды Западной Атлантики , Карибского бассейна и Мексиканского залива ), искоренить его практически невозможно. Критики утверждают, что поощрение потребления может иметь непреднамеренный эффект еще более широкого распространения вредных видов. [164]
Сторонники инвазивности утверждают, что люди способны поедать любые виды, к которым у них есть аппетит, указывая на многих животных, на которых люди смогли охотиться до полного исчезновения, таких как карибский тюлень- монах и странствующий голубь . Сторонники инвазивности также указывают на успех, которого добилась Ямайка в значительном сокращении популяции крылаток за счет поощрения потребления этой рыбы. [165]
В последние годы такие организации, как Фонд экологического образования «Риф» и Институт прикладной экологии, среди прочих, опубликовали кулинарные книги и рецепты, в состав которых входят инвазивные виды. [166] [167] Инвазивные виды растений были исследованы как устойчивый источник полезных фитохимических веществ, а также съедобного белка. [168] [169]
Пестициды обычно используются для контроля и искоренения инвазивных видов. [170] Гербициды, используемые против инвазивных растений, включают грибковые гербициды . [170] Хотя эффективный размер интродуцированной популяции ограничен , известно, что некоторые генетические вариации обеспечивают инвазивным растениям устойчивость к этим грибковым биогербицидам . [170] Мейер и др. В 2010 году было обнаружено, что инвазивные популяции Bromus tectorum с устойчивостью к Ustilago Bullata используются в качестве средства биоконтроля, а Bruckart et al. 2017 г. обнаружили то же самое у Microstegium vimineum при наличии Bipolaris microstegii и B. drechsleri . [170] Это характерно не только для инвазивной генетики растений – Burdon et al. 1995 год показали, что это нормально для диких растений в исследовании местного сорняка Linum Marginale и его грибкового патогена Melampsora lini . [170] Они также показывают, что отчасти эта устойчивость обусловлена нерегулярным прорастанием , что приводит к сохранению в банке семян . [170] Макдональд и др. 2011 и Фаулер и др. 2013 обнаружили, что у сельскохозяйственных культур есть еще один недостаток по сравнению с любыми неконтролируемыми растениями – дикими аборигенными или инвазивными, – а именно большее поглощение питательных веществ. [170] Зерновые культуры намеренно выращивают для увеличения потребления питательных веществ и увеличения выхода продукции из них. [170] Любой патоген найдет менее привлекательную среду внутри или на инвазивном растении, чем сельскохозяйственная культура, и Макдональд считает, что удобрения часто не имеют отношения к этой разнице в питательных веществах между инвазивными и культурными растениями. [170]
Генный драйв может быть использован для уничтожения инвазивных видов и, например, был предложен в качестве способа уничтожения инвазивных видов в Новой Зеландии . [171] Генные драйвы в целях сохранения биоразнообразия изучаются в рамках программы «Генетический биоконтроль инвазивных грызунов» (GBIRd), поскольку они предлагают потенциал для снижения риска для нецелевых видов и снижения затрат по сравнению с традиционными методами удаления инвазивных видов. Учитывая риски такого подхода, описанные ниже, партнерство GBIRd стремится к обдуманному, поэтапному процессу, который будет осуществляться только после общественного согласования, как рекомендуют ведущие мировые исследователи генного драйва из Национальной академии наук Австралии и США и многие другие. [172] Существует более широкая информационно-пропагандистская сеть исследований генного драйва, призванная повысить осведомленность о ценности исследований генного драйва для общественного блага. [173]
Некоторые ученые обеспокоены этим методом, опасаясь, что он может распространиться и уничтожить виды в естественной среде обитания. [174] Ген может мутировать, потенциально вызывая непредвиденные проблемы (как и любой другой ген). [175] Многие неместные виды могут гибридизоваться с местными видами, так что генный драйв, поражающий неместное растение или животное, которое гибридизуется с местными видами, может обречь аборигенные виды на гибель. Многие неместные виды настолько хорошо прижились в новой среде обитания, что сельскохозяйственные культуры и/или местные виды приспособились зависеть от них. [176]Некоторые популярные справочные источники теперь называют Homo sapiens , особенно современных людей, инвазивным видом, [177] [178] , но широкое понимание способности человека к обучению, его поведенческого потенциала и пластичности может служить аргументом против любой такой фиксированной классификации. [138]
Прогнозирование будущих инвазивных видов является приоритетной темой для многих исследователей. Эта тенденция обусловлена крайне неблагоприятными последствиями и постоянным характером инвазивных видов. Другими словами, поскольку захватчики наносят значительный ущерб (см. раздел «Побочные эффекты» выше) и их практически невозможно полностью искоренить после того, как они обосновались в новой среде, существует консенсус, что с инвазиями лучше всего бороться, предсказывая, какие виды имеют высокий уровень вероятность возникновения неблагоприятных последствий и предотвращения интродукции этих видов в новую среду обитания.
Точное прогнозирование воздействия неместных растений может быть особенно эффективным вариантом управления, поскольку большинство интродукций неместных видов растений является преднамеренным. [179] [180] [181] Таким образом, поскольку люди контролируют большинство этих интродукций, точные знания о том, какие виды могут вызвать неблагоприятные последствия, могут быть использованы для того, чтобы объявить вне закона импорт и экспорт проблемных растений.
Подавляющее большинство (по оценкам, 66–90%) чужеродных растений не оказывают негативного воздействия при переселении в новую среду. Более того, эти безобидные чужеродные растения составляют значительную часть садоводческой отрасли (отрасль, объем продаж которой в США в 2019 году составил 13,8 миллиардов долларов [182] ). Таким образом, большинство ученых сходятся во мнении, что запрет на переселение всех чужеродных растений был бы неоправданно суровым и нереалистичным. Это еще раз подчеркивает необходимость предсказать, какие виды станут инвазивными, и регулировать только эти растения.
Оценка риска возникновения сорняков - это широко используемые инструменты для прогнозирования вероятности того, что определенный вид растений окажет негативное воздействие в конкретной новой среде (иногда называемый «анализом фитосанитарного риска», особенно когда он используется для большего количества таксонов, чем только для растений). Многие оценки рисков, связанных с сорняками, проводятся в форме стандартизированного вопросника. В этих случаях фитосанитарный эксперт присвоит фокусному виду балл по каждому вопросу в зависимости от риска, который представляет растение в новой среде. В конце оценки риска сорняков баллы по всем вопросам суммируются, и общий балл связывается с мерами управления (часто «разрешить интродукцию» для видов с низким риском, «дальнейшую оценку» для видов, находящихся между низким уровнем риска). и высокий риск, а также «предотвратить интродукцию» видов высокого риска). [183] [184]
При оценке риска возникновения сорняков обычно используется информация о физиологии, [183] особенностях жизненного цикла, [184] ареале обитания, [185] и филогенетических отношениях каждого оцениваемого вида. Хотя некоторые компоненты в этих категориях ранее были связаны с инвазивными растениями, можно ли их использовать для значимого прогнозирования инвазивных видов, остается темой споров. [186] [187]
В эту статью включен текст CC-BY-3.0 из ссылки [84].
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )Обе возрастные группы, скорее всего, будут интересоваться историями об инвазивных видах в своих сообществах.
Инвазивные виды могут заполнить ниши в деградировавших экосистемах и помочь восстановить природное биоразнообразие....
...[М]современные люди относятся к числу наиболее успешных инвазивных видов.