Дрейссена полиморфная ( Dreissena polymorpha ) — небольшая пресноводная мидия . 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 и озеро Трэвис . Негативное воздействие мидий дрейссенид на пресноводные системы привело к тому, что они стали одним из самых инвазивных водных видов в мире.
Впервые вид был описан в 1769 году немецким зоологом Петером Симоном Палласом в реках Урал , Волга и Днепр . [4] Мидии-зебры получили свое название из-за полосатого рисунка, который обычно можно увидеть на их раковинах, хотя он присутствует не везде. Обычно они размером с ноготь, но могут вырасти до максимальной длины около 50 мм (2 дюйма). [5] [6] Их раковины имеют D-образную форму и прикреплены к субстрату с помощью прочных биссальных волокон, которые выходят из макушки на дорсальной (шарнирной) стороне. Этим существам строго разрешено обитать только в пресноводной среде, а не в морской среде обитания из-за выживания. [7]
Зебровые мидии и близкородственные и экологически схожие мидии квагги являются организмами -фильтраторами ; они удаляют частицы из толщи воды . Мидии-зебры перерабатывают до 1 литра (0,26 галлона США; 34 жидких унции США) воды в день на одну мидию. [8] Некоторые частицы потребляются в пищу, а фекалии оседают на дне озера. Непищевые частицы соединяются со слизью и другими веществами и откладываются на дне озера в виде псевдофекалий . С тех пор, как мидия-зебра обосновалась в озере Эри , прозрачность воды в некоторых районах увеличилась с 6 дюймов до трех футов. [9] Повышенная прозрачность воды позволяет солнечному свету проникать глубже, что способствует росту подводных макрофитов . Эти растения, разлагаясь, выбрасываются на береговую линию, загрязняя пляжи и вызывая проблемы с качеством воды. [10]
Запасы пищи на дне озера обогащаются дрейссенами, поскольку они фильтруют загрязнения из воды. Эта биомасса становится доступной донным видам и рыбам, питающимся ими. [11] Улов желтого окуня увеличился в 5 раз после вселения дрейссены в озеро Сент-Клер . [12]
Зебровые мидии прикрепляются к большинству субстратов , включая песок, ил и более твердые субстраты, но обычно молодые особи предпочитают более твердые и каменистые субстраты для прикрепления. [13] Другие виды мидий часто представляют собой наиболее стабильные объекты в илистых субстратах, а дрейссены прикрепляются к этим мидиям и часто убивают их. Они строят колонии на местных моллюсках -юнионидах , ограничивая их способность передвигаться, питаться и размножаться, что в конечном итоге приводит к их гибели. Это привело к почти полному исчезновению моллюсков-юнионид в озере Сент-Клер и западном бассейне озера Эри. [9] Эта картина повторяется в Ирландии , где дрейссены уничтожили двух пресноводных мидий из нескольких водоемов, включая некоторые озера вдоль реки Шеннон, в 1997 году.
В 2012 году Национальный университет Ирландии в Голуэе заявил, что «обнаружение дрейссены ( Dreissena polymorpha ) в Лох-Дерге и нижнем регионе Шеннон в 1997 году привело к значительной обеспокоенности по поводу потенциального экологического и экономического ущерба, который может нанести этот высокоинвазивный водный вредитель. виды могут вызывать». [14]
Продолжительность жизни дрейссены составляет четыре-пять лет. [8] Самка дрейссены начинает размножаться через 6–7 недель после заселения. [15] Взрослая самка дрейссены может производить от 30 000 до 40 000 яиц за каждый репродуктивный цикл и более 1 миллиона яиц в год. [16] Свободно плавающие микроскопические личинки, называемые велигерами , дрейфуют в воде в течение нескольких недель, а затем оседают на любую твердую поверхность, которую могут найти. Зебровые мидии также могут переносить широкий спектр условий окружающей среды, а взрослые особи могут даже выжить без воды около 7 дней. [17]
Зебры-мидии могут использоваться для выявления рисков для людей, связанных с экологическими опасностями, и считаются эффективными индикаторами загрязнения окружающей среды . [18] Было обнаружено , что воздействие на жаберные клетки D. Polymorpha модельных загрязнителей, характерных для загрязнения воды, вызывает повреждение ДНК , измеряемое по образованию 8-oxodG и разрывов нитей ДНК. [19] [18]
Исследования естественных врагов как в Европе , так и в Северной Америке были сосредоточены на хищниках, особенно на птицах (36 видов) и рыбах (15 видов питаются велигерами и 38 видов питаются прикрепленными мидиями). Ежегодно зимующие водоплавающие птицы на Боденском озере уменьшают биомассу дрейссены на мелководье более чем на 90%. Сокращение биомассы на более глубоких участках значительно варьируется в зависимости от субстрата ; Вернер и др. не наблюдалось никакого снижения на самой низкой наблюдаемой глубине 11 метров (36 футов), за исключением участка в Хагнау . [20]
Подавляющее большинство естественных врагов организма не присутствуют в Северной Америке. Экологически схожие виды действительно существуют, но эти виды вряд ли смогут уничтожить уже укоренившиеся мидии и будут играть ограниченную роль в контроле над ними, в отличие от своих аналогов в Европе. [21]
Отмечается, что раки могут оказать существенное влияние на плотность дрейссены длиной от 1 до 5 миллиметров ( от 1 ⁄ 32 до 3 ⁄ дюйма ). Взрослый рак съедает около 105 дрейссены каждый день или около 6000 мидий за сезон. Однако уровень хищничества значительно снижается при более низких температурах воды. Кроме того, некоторые рыбы, такие как мелкоротый окунь , являются хищниками в принятой для дрейссены среде обитания в Великих озерах Северной Америки, но в европейских озерах рыба, похоже, не ограничивает плотность дрейссены. [22]
Зимой наблюдалась высокая смертность , например, зимой 1994–1995 годов среди инвазивных популяций озера Симко . [23] Эванс и др. , 2011 связывает это с хищничеством рака Orconectes propinquus . [23] Тем не менее, этого оказалось недостаточно, чтобы искоренить проблему. [23]
4 июня 2014 года канадские природоохранные органы объявили, что испытание с использованием жидких удобрений для уничтожения инвазивных дрейссены прошло успешно. Это испытание было проведено в гавани на берегу озера в западной провинции Манитоба . [24] [25] Однако вспышки продолжаются на озере Виннипег . [26]
Подобные тесты были проведены в Иллинойсе, Миннесоте и Мичигане с использованием биопестицида зекванокса . [27] Никлозамид оказался эффективным в уничтожении инвазивных дрейссены в прохладных водах. [28]
Местное распространение вида — Черное и Каспийское моря Евразии . Зебровые мидии стали инвазивным видом в Северной Америке , Великобритании , Ирландии , Италии , Испании и Швеции . Они нарушают экосистемы посредством монотипической колонизации и наносят ущерб гаваням и водным путям, кораблям и лодкам, а также водоочистным и электростанциям. Больше всего страдают водоочистные сооружения, поскольку из водозаборов микроскопические свободно плавающие личинки попадают прямо в сооружения. Зебры также цепляются за трубы под водой и засоряют их. [29]
Гроссингер сообщил об этом в Венгрии в 1794 году. Керни и Мортон описали быструю колонизацию Британии дрейссенкой, сначала в Кембриджшире в 1820-х годах, в Лондоне в 1824 году и в канале Юнион недалеко от Эдинбурга в 1834 году. [22]
В 1827 году дрейссены были замечены в Нидерландах в Роттердаме . Каналы, искусственно связывающие многие европейские водные пути, способствовали их скорейшему расселению. Он некоренной в Чехии, на реке Эльбе в Богемии с 1893 года; [30] в южной Моравии , вероятно, аборигенный. [31] Около 1920 года мидии достигли озера Меларен в Швеции . [ нужна цитата ]
Первое появление организма в северной Италии произошло на озере Гарда в 1973 году; [32] в центральной Италии они появились в Тоскане в 2003 году. [33]
Зебровые мидии присутствуют в британских водных путях. Многие компании водоснабжения сообщают о проблемах на своих водоочистных станциях из-за того, что мидии прикрепляются к трубопроводам. По оценкам компании Anglian Water , удаление мидий из очистных сооружений обходится в 500 000 фунтов стерлингов в год. [34] Вероятно, мидии-зебры также оказали влияние на рыбную ловлю, например, в Солфорд-Куэйс , где их появление изменило окружающую среду для рыб. [35]
Мидии вытеснили местные виды моллюсков в Боденском озере , достигнув плотности до 10 000 мидий на квадратный метр (930/кв. футов). Мидии служат источником пищи для водоплавающих птиц, и за последние 30 лет их численность удвоилась. К концу зимы птицы истребляют популяции дрейссены и сокращают их на 95–99% до максимальной глубины, достижимой птицами c. 10 метров (33 фута). Предполагаемое количество потребляемых дрейссены составляет 750 метрических тонн на квадратный километр (2100 коротких тонн на квадратную милю). [36] Популяции дрейссены ежегодно восстанавливаются, что указывает на то, что водоплавающие птицы могут контролировать зараженные водоемы, но не полностью обратить вспять статус заражения. [ нужна цитата ]
Впервые они были обнаружены в Канаде в районе Великих озер в 1988 году, в озере Сент-Клер . [37] Считается, что они были случайно занесены в озера балластной водой океанских кораблей, пересекавших морской путь Св. Лаврентия . Другой возможный, но недоказанный способ введения – на якорях и цепях. Поскольку взрослые дрейссены могут выжить вне воды в течение нескольких дней или недель при низкой температуре и высокой влажности, цепные шкафчики служат временным убежищем для скоплений взрослых мидий, которые могут легко быть освобождены, когда трансокеанские корабли бросают якорь в пресноводных портах. Они стали инвазивными видами в Северной Америке и, как таковые, являются объектом федеральной политики по их контролю, например, в Национальном законе об инвазивных видах (1996 г.) . [ нужна цитата ]
Используя модели, основанные на генетическом алгоритме создания набора правил (GARP), группа исследователей предсказала, что юго-восток Соединенных Штатов с умеренной или высокой вероятностью будет заселен дрейссенами, а Средний Запад вряд ли столкнется с вторжением дрейссены в водоемы. . [38] 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. [39] По состоянию на март 2016 года дрейссены затронули сотни озер на Среднем Западе, включая озеро Мичиган и самое большое внутреннее озеро. в Висконсине, озеро Виннебаго . [40]
Исследователи Конгресса подсчитали, что дрейссена обошлась предприятиям и сообществам более чем в 5 миллиардов долларов с момента их первоначального вторжения. [41] Дрейссены обошлись только энергетическим компаниям более чем в 3 миллиарда долларов. [41]
2 марта 2021 года [42] Геологическая служба США была уведомлена о том, что мидии-зебры были обнаружены в шариках мха маримо , распространенном аквариумном растении, которое продается в зоомагазинах по всей Северной Америке. К 8 марта инвазивные виды были обнаружены в комках мха в 30 различных штатах в нескольких торговых точках США. Эти открытия были вызваны первой находкой на заводе Petco в Сиэтле . [42] Шарики из зараженного мха также были найдены в интернет-магазинах и небольших независимых магазинах. Хотя оценить масштабы распространения в более крупных масштабах труднее, Уэсли Дэниел, биолог-рыболов из Геологической службы США, говорит, что около 30% запасов, снятых с полок, содержали дрейссены. [43]
После сотрудничества с Геологической службой США компании PetSmart [44] и Petco [45] добровольно отозвали свои моховые комки из-за потенциального вреда, который дрейссены могут нанести местным экосистемам. По состоянию на ноябрь 2021 года, почти через 8 месяцев после отзыва, шарики из мха маримо не вернулись на прилавки.
С момента своего первого появления в водах Северной Америки в 1988 году дрейссены распространились по большому количеству водных путей, включая озеро Симко в районе Великих озер, Миссисипи , Гудзон , Св. Лаврентия , Огайо , Камберленд , Миссури , Теннесси , Гурон , реки Колорадо и Арканзас , [ нужна ссылка ] и, к середине 2023 года, 31 озеро и семь речных бассейнов в Техасе . [46] Однако дрейссены не смогли создать воспроизводящиеся популяции в озере Кентукки (река Теннесси). [https://doi.org/10.20944/preprints202310.0535.v1] Это может быть связано с относительно низким уровнем растворенного кальция в этой воде. тело.[https://doi.org/10.20944/preprints202310.0535.v1].
В 2009 году Департамент охраны природы и отдыха штата Массачусетс подтвердил, что дрейссены были обнаружены в озере Лорел в Беркшире . [47] В том же году Департамент природных ресурсов Миннесоты объявил, что живые мидии-зебры были найдены в озере Пеликан . Это было первое подтвержденное наблюдение в бассейне Ред-Ривер , который простирается через международную границу до провинции Манитоба . [48] В 2013 году их присутствие в озере Виннипег в Манитобе было подтверждено, а агрессивные попытки искоренить их в 2014 году не увенчались успехом. Новые загрязнения были обнаружены за пределами обработанных участков озера Виннипег в 2015 году, а в 2015 году они также были обнаружены в Ред-Ривер возле озера в парке Селкирк. [49] Большое количество загрязнений было обнаружено на Гранд-Бич в 2017 году . [50]
В июле 2010 года Департамент охоты и рыболовства Северной Дакоты подтвердил присутствие велигера дрейссены в Ред -Ривер между Уопетоном, Северная Дакота , и Брекенриджем, Миннесота . [51] Совсем недавно, в 2008 году [обновлять], Калифорния также сообщила о вторжениях. [52]
В 2011 году нашествие дрейссены остановило водопровод в районе Далласа. Это привело к сокращению запасов воды в засушливый год , что усугубило ограничения на воду в районе Далласа. [53]
Общий вывод, сделанный учеными, предсказывает, что дрейссена будет продолжать пассивно распространяться на кораблях и прогулочных судах по новым рекам Северной Америки. Движение лодок с прицепами является наиболее вероятным вектором вторжения в западную часть Северной Америки . Это распространение можно предотвратить, если яхтсмены тщательно очистят и высушат свои лодки и сопутствующее оборудование перед их транспортировкой на новые водоемы. Поскольку ни один североамериканский хищник или комбинация хищников не показали значительного сокращения численности дрейссены, такое распространение, скорее всего, приведет к постоянному распространению дрейссены на многих водоемах Северной Америки . [ нужна цитата ]
Серьезное снижение концентрации растворенного кислорода наблюдалось в реке Сенека в центре Нью-Йорка летом 1993 года. Это снижение было вызвано чрезвычайно высокими концентрациями дрейссены в водоразделе . Кроме того, из-за присутствия дрейссены в воде реки Сенека было значительно меньше хлорофилла , который используется в качестве меры биомассы фитопланктона. [54]
Затраты на борьбу с вредителями на электростанциях и других водопотребляющих объектах значительны, но масштабы ущерба являются предметом споров. По данным Центра исследования инвазивных видов Калифорнийского университета в Риверсайде [37] стоимость управления дрейссовой мидией только в Великих озерах превышает 500 миллионов долларов в год. Более консервативное исследование оценило общие экономические затраты на электрогенерацию и водоочистные сооружения на всей территории Соединенных Штатов с 1989 по 2004 год в 267 миллионов долларов. [55] В исследовании, проведенном Государственным департаментом США в 2009 году, общая стоимость Вторжение дрейссены оценивается в 3,1 миллиарда в течение следующих 10 лет. [56]
Высокие опасения также вызывает загрязнение дрейссены в домашних аквариумах. Если бы дрейссены достигли открытой воды в Сиэтле, штат Вашингтон, где был подтвержден первый случай заболевания, инвазивный вид стоил бы штату 100 миллионов долларов в год на содержание систем электроснабжения и водоснабжения. [42]
Как и большинство двустворчатых моллюсков, дрейссены являются фильтраторами . Находясь в воде, они открывают свои раковины, чтобы впустить детрит . [57] Их панцири очень острые и известны тем, что режут людям ноги, в результате чего приходится носить водную обувь везде, где они распространены. [58]
С момента колонизации Великих озер они покрывали 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 другие пресноводные мидии. Они могут расти настолько густо, что блокируют трубопроводы, забивают водозаборы городских водопроводов и гидроэлектростанций . Зебровые мидии не прикрепляются к медно-никелевым сплавам, которые можно использовать для покрытия водозаборных и сливных решеток, навигационных буев, лодок и двигателей, где этот вид имеет тенденцию собираться. [37]
Считается, что мидии-зебры являются источником смертельного отравления птичьим ботулизмом , в результате которого с конца 1990-х годов погибли десятки тысяч птиц в Великих озерах. [59] Они съедобны, но, поскольку они настолько эффективны при фильтрации воды, они имеют тенденцию накапливать загрязняющие вещества и токсины, поэтому большинство экспертов не рекомендуют употреблять дрейссены. [60]
Они несут ответственность за почти полное исчезновение многих видов в системе Великого озера, вытесняя местные виды за пищу, а также разрастаясь поверх местных моллюсков и мидий и удушая их. [61]
Зебровые мидии поражают все классы видов водорослей, что приводит к нехватке источников пищи для местных видов пресноводных мидий и рыб в Великих озерах. [62]
Тем не менее, дрейссене и другим неместным видам приписывают увеличение численности и размеров малого окуня в озере Эри [63] и желтого окуня в озере Сент-Клер. [64] Они очищают воды внутренних озер, что приводит к увеличению проникновения солнечного света и росту местных водорослей на больших глубинах. Эта очистка также увеличивает видимость воды и отфильтровывает загрязняющие вещества. Каждая квагга и дрейссена фильтруют около 1 литра (1 кварты США) воды в день, если ее содержать в небольших резервуарах. [65] В озерах их фильтрационные эффекты обычно пространственно ограничены (вблизи дна озера) из-за неоднородного перемешивания водного столба . [ нужна цитата ]
В Плещеевом озере (Россия) дрейссена сильно изменила рыбное сообщество. Все виды рыб остались в озере, но уловы существенно изменились. Жаберные сети, установленные в литорали и сублиторали в период нагула, состоят в основном из крупной плотвы и окуня, тогда как в пелагиали преобладала ряпушка. Численность рыб-бентофагов незначительно увеличилась за счет присутствия дрейссены, составлявшей значительную часть рациона, с последующим увеличением (р<0,05) темпов роста плотвы и густеры. Снизились темпы роста леща, предпочитающего мягкий зообентос. Кроме того, формирование устойчивого биоценоза дрейссены в озере, вероятно, вызвало изменения в пространственной структуре рыбного сообщества. Обращает на себя внимание исчезновение мелкой плотвы из пелагических комплексов, вероятно, вследствие изменения трофических связей литорали и сублиторали, а также ожидаемого усиления пищевой конкуренции между пелагическими видами рыб. [66]
Поскольку дрейссены повреждают водозаборы и другую инфраструктуру, такие методы, как добавление окислителей, флокулянтов, нагревание, обезвоживание, механическое удаление и покрытие труб, становятся все более распространенными. [67]
Зебры цепляются за лодочные моторы. Владельцы лодок должны выполнить несколько шагов перед тем, как спустить свои лодки в новое озеро и после вывода лодок из зараженных озер, чтобы остановить распространение этого вида. Владельцы лодок должны обязательно осмотреть свою лодку, прицеп и другое оборудование для отдыха, которое контактировало с водой, удалить всю грязь, растения или животных, слить всю трюмную воду, живые колодцы, ведра для наживки и всю другую воду из своих лодок. лодки, двигатели и оборудование, вымыть все части своих лодок, весла и другое оборудование, находившееся в контакте с водой, и просушить свои лодки и прицепы на солнце в течение пяти дней перед спуском на воду в другой водоем. [68] Это важно, потому что взрослые дрейссены способны закрывать свои раковины и могут выжить без воды в течение нескольких дней. [69] При мытье лодок владельцы лодок также должны обязательно мыть их теплой мыльной водой. [70]
Если шарики из мха маримо были куплены примерно во время первого обнаружения и отзыва в марте 2021 года, любителям водных видов спорта рекомендуется обеззаразить шарики из мха, прокипятив их не менее одной минуты, заморозив не менее чем на 24 часа или поместив в воду. разбавленный хлорный отбеливатель. Еще один способ избавиться от дрейссены — погрузить шарики мха в неразбавленный белый уксус минимум на 20 минут. [71] После применения одного из этих методов Геологическая служба США призывает владельцев упаковывать эти комки мха в мешки, прежде чем выбрасывать их в мусор, чтобы предотвратить распространение на местные водные пути и экосистемы. [72]
Даже если в аквариуме содержатся комки мха, зараженные дрейссенами, существует высокая опасность того, что они могут загрязнить местные водоемы, особенно в регионах и штатах, где они еще не заразились. По словам Эрика Фишера из DNR Индианы, выбрасывание аквариумов и избавление от нежелательных домашних животных являются обычным явлением. [73] В США незаконно владеть, продавать или распространять дрейссены. В случае обнаружения в аквариуме или на природе рекомендуется связаться с местным отделением DNR в регионе проживания. [74] Недавние исследования показывают, что дрейссены не смогли создать воспроизводящиеся популяции в озере Кентукки, что указывает на то, что физико-химические характеристики этого озера сдерживают этот инвазивный вид. лучшее понимание характеристик этого озера и определение ключевых параметров, которые сдерживают этот инвазивный вид, могут проложить путь к защите других водных экосистем от распространения этого пресловутого инвазивного вида. [ https://doi.org/10.20944/preprints202310. 0535.v1]
