10.6: Інвазивні види

Last updated
Save as PDF

Page ID: 3639

Melissa Ha and Rachel Schleiger
Yuba College & Butte College via ASCCC Open Educational Resources Initiative

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Інвазивні види - це немісцеві організми, які при введенні в область поза рідним ареалом порушують спільноту, в яку вони вторгаються. Некорінний (екзотичний) відноситься до видів, що відбуваються поза їх історичним поширенням. Інвазивні види були навмисно або ненавмисно введені людиною в екосистему, в якій вони не еволюціонували. Перевезення людиною людей і товарів, включаючи навмисне транспортування організмів для торгівлі, різко збільшило впровадження видів в нові екосистеми. Ці нові інтродукції іноді знаходяться на відстанях, які значно перевищують здатність виду коли-небудь подорожувати самостійно та поза межами ареалу природних хижаків виду. Інвазивні види можуть завдати екологічної та економічної шкоди. Вони загрожують іншим видам через конкуренцію за ресурси, хижацтво чи хвороби.

У Сполучених Штатах інвазивні види, такі як фіолетовий вербейник (Lythrum salicaria) та мідія зебра (Dreissena polymorpha), різко змінили екосистеми, в які вони вторглися. Деякі відомі інвазивні тварини включають смарагдовий попелястий бур (Agrilus planipennis) та європейський шпак (Sturnus vulgaris; фігура\(\PageIndex{a}\)). Незалежно від того, насолоджуючись лісовим походом, приймаючи літню прогулянку на човні або просто гуляючи міською вулицею, ви, ймовірно, зіткнулися з інвазивним видом.

Колаж з пурпурного вербейника, крихітних мідій зебри, кущистої обліпихи, часникової гірчиці, яскраво-зеленого смарагдового попелястого бура та шпака. — Малюнок\(\PageIndex{a}\): У Сполучених Штатах інвазивні види, такі як (а) пурпурний вербейник (*Lythrum salicaria*) та (б) мідія зебра (*Dreissena polymorpha*), загрожують певним водним екосистемам. Деякі ліси загрожують поширенням (в) обліпихи звичайної (*Rhamnus cathartica*), (d) часникової гірчиці (*Alliaria petiolata) та* (е) смарагдового ясеневого бура (*Agrilus planipennis*). (f) Європейський шпак (*Sturnus vulgaris*) може конкурувати з місцевими видами птахів за гніздові отвори. (кредит а: модифікація роботи Ліз Вест; кредит b: модифікація роботи М. Маккормік, NOAA; кредит c: модифікація роботи Е. Dronkert; кредит d: модифікація роботи Ден Девісон; кредит e: модифікація роботи USDA; кредит f: модифікація роботи Доном Деболдом)

Азіатський короп

Одне з багатьох недавніх розповсюджень інвазивного виду стосується азіатського коропа в Сполучених Штатах. Азіатський короп був введений в Сполучених Штатах в 1970-х роках шляхом рибальства (комерційних сомів ставків) і очисних споруд, які використовували відмінні можливості подачі фільтра риби для очищення своїх ставків від надлишку планктону. Деякі риби втекли, і до 1980-х років вони колонізували багато водних шляхів басейну річки Міссісіпі, включаючи річки Іллінойс і Міссурі.

Ненажерливі годівниці і швидкі розмножувачі, азіатський короп може перевершити місцеві види за їжу і може призвести до їх вимирання. Один вид, білий амур, харчується фітопланктоном і водними рослинами. Він конкурує з місцевими видами (тими, які історично мали місце в цьому районі та пристосовані до місцевої екосистеми) за ці ресурси та змінює місця проживання інших риб, видаляючи водні рослини. У деяких районах річки Іллінойс азіатський короп становить 95 відсотків біомаси громади. Хоча їстівна, риба кістлява і не бажана в Сполучених Штатах.

Великі озера та їх цінний лосось та озерна форель рибальство знаходяться під загрозою азіатського коропа. Коропа ще немає в Великих озерах, і робляться спроби перешкодити його доступу до озер через Чиказький корабельно-санітарний канал, який є єдиним зв'язком між річкою Міссісіпі і басейнами Великих озер. Щоб запобігти виходу азіатського коропа з каналу, для перешкоджання їх міграції було використано ряд електричних бар'єрів; однак загроза досить значна, що кілька штатів та Канада подали до суду на те, щоб канал Чикаго був постійно відрізаний від озера Мічиган. Місцеві та національні політики зважили, як вирішити проблему. Загалом уряди були неефективними у запобіганні або уповільненні впровадження інвазивних видів.

Вплив на ендемічні види

Озера та острови особливо вразливі до загроз зникнення від інтродукованих видів. В озері Вікторія навмисне введення нільського окуня багато в чому було причиною вимирання близько 200 видів цихлід (див. Шаблони біорізноманіття). Випадкове введення змії коричневого дерева літаком (фігурою\(\PageIndex{b}\)) з Соломонових островів на Гуам в 1950 році призвело до вимирання трьох видів птахів і трьох-п'яти видів рептилій, ендемічних на острові. Ще кілька видів знаходяться під загрозою. Змія коричневого дерева вміє експлуатувати людський транспорт як засіб міграції; один був навіть знайдений на літаку, що прибув до Корпус-Крісті, штат Техас. Постійна пильність з боку персоналу аеропорту, військових і комерційних літаків необхідна, щоб запобігти переміщенню змії з Гуаму на інші острови Тихого океану, особливо на Гаваї. Острови не складають великої площі суші на земній кулі, але вони містять непропорційну кількість ендемічних видів через їх ізоляцію від материкових предків.

Коричнева деревна змія з видимими лусочками і роздвоєним язиком — Малюнок\(\PageIndex{b}\): Змія коричневого дерева Boiga irregularis - екзотичний вид, який спричинив численні вимирання на острові Гуам з моменту його випадкового введення в 1950 році. (Кредит: NPS)

Введення баластної води

Багато інтродукції водних видів, як морських, так і прісноводних, відбулося, коли кораблі скидали баластну воду, взяту в порту походження, у води порту призначення. Вода з порту походження закачується в резервуари на кораблі, порожньому від вантажу для підвищення стійкості. Вода витягується з океану або лиману порту і, як правило, містить живі організми, такі як частини рослин, мікроорганізми, яйця, личинки або водні тварини. Потім вода відкачується до того, як судно прийме вантаж в порту призначення, який може перебувати на іншому континенті. Мідія зебра була завезена до Великих озер з Європи до 1988 року в баластній воді. Мідії зебри у Великих озерах створили мільйони доларів на очищення витрат на утримання водозаборів та інших об'єктів. Мідії також різко змінили екологію озер. Вони загрожують місцевим популяціям молюсків, але також принесли користь деяким видам, таким як малий окунь. Мідії є фільтруючими живильниками і значно покращили прозорість води, що, в свою чергу, дозволило водним рослинам рости вздовж берегових ліній, забезпечуючи притулок для молодих риб там, де її раніше не існувало. Європейський зелений краб, Carcinus maenas, був представлений в затоці Сан-Франциско наприкінці 1990-х років, ймовірно, в корабельній баластній воді, і поширився на північ уздовж узбережжя до Вашингтона. Встановлено, що краби різко зменшують кількість місцевих молюсків та крабів, що призводить до збільшення видобутку цих місцевих крабів.

Інвазивні види як захворювання

Вторгатися екзотичні види можуть також хвороботворні організми. Зараз виявляється, що глобальний спад видів земноводних, визнаних у 1990-х роках, в деякій частині викликаний грибком Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), який викликає захворювання хітридіомікоз (малюнок\(\PageIndex{c}\)). Є дані, що гриб є рідним для Африки і, можливо, був поширений по всьому світу транспортуванням широко використовуваних лабораторних і домашніх тварин видів: африканської пазучої жаби, Xenopus laevis. Цілком може бути, що біологи самі несуть відповідальність за поширення цього захворювання по всьому світу. Північноамериканська бульжаба, Rana catesbeiana, яка також широко впроваджена як харчова тварина, але яка легко рятується з полону, виживає більшість інфекцій B. dendrobatidis і може виступати в якості резервуара для хвороб, зберігаючи інфекційний грибок.

Мертва, виснажена жаба з червоними ураженнями на тазу — Малюнок\(\PageIndex{c}\): Ця жаба арлекін Limosa (*Atelopus limosus*), зникаючий вид з Панами, помер від грибкового захворювання під назвою хітридіомікоз. Червоні поразки є симптоматикою захворювання. (Кредит: Брайан Гретвіке)

Ранні дані свідчать про те, що інший грибковий збудник, Geomyces destructans, завезений з Європи, відповідає за синдром білого носа, який заражає кажанів, що зимують печери на сході Північної Америки і поширився з точки походження в західному штаті Нью-Йорк (рис.\(\PageIndex{d}\)). Хвороба знищила популяції кажанів і загрожує вимиранням видів, які вже перераховані як зникаючі: індіанська кажана, Myotis sodalis, і потенційно Вірджинська велика вуха кажана, Corynorhinus townsendii virginianus. Як був завезений гриб, невідомо, але однією логічною презумпцією було б те, що рекреаційні спелеологи ненавмисно привезли грибок на одязі або спорядженні з Європи.

Маленька коричнева кажана, що висить догори дном, має білий, борошнистий наріст на носі. — Малюнок\(\PageIndex{d}\): У цього маленького коричневого кажана в шахті Грилі, штат Вермонт, 26 березня 2009 року, був виявлений синдром білого носа. (Кредит: модифікація роботи Марвіна Моріарті, USFWS).

Біологічний контроль інвазивних видів

Однією з причин, чому інвазивні види різко розмножуються поза рідним ареалом, є звільнення від хижаків. Це означає, що паразитів, хижаків або травоїдних, які зазвичай регулюють свою популяцію, немає, що дозволяє їм перевершити або передувати місцеві види, які все ще регулюються. Виходячи з цього принципу, організми, які регулюють популяції інвазивних видів, були введені в нещодавно колонізовані райони в деяких випадках. Вивільнення організмів (або вірусів) для обмеження чисельності популяції називається біологічним контролем. Як описано в прикладах нижче, біологічний контроль інвазивних видів мав змінний успіх, посилюючи проблему в одних випадках і вирішуючи її в інших.

Кактус Колючий (Opuntia)

Завезений в Австралію, цей кактус незабаром поширився на мільйони гектарів землі, виганяючи кормові рослини. У 1924 році кактусова міль, Cactoblastis cactorum, була завезена (з Аргентини) в Австралію. Гусениці молі є ненажерливими годівницями на колючо-грушевому кактусі, і протягом декількох років гусениці відновили ареал, не завдаючи шкоди жодному місцевому виду. Однак його введення в Карибський басейн в 1957 році не дало таких щасливих результатів. До 1989 року кактусова міль дійшла до Флориди, і тепер загрожує п'ять видів місцевих кактусів там.

Вербейник фіолетовий

Листоїд (Galerucella calmariensis) був введений для придушення пурпурного вербейника, шкідливого бур'яну (малюнок\(\PageIndex{e}\)). Комбінація з чотирьох біологічних засобів контролю, включаючи жука-листоїда, була випущена в Міннесоті з 1992 року. Хоча він не викорінив популяції цього інвазивного виду, біологічний контроль значною мірою видалив листя з 20% пурпурових популяцій, де він був випущений, що може зменшити конкуренцію за місцеві види. Біологічний контроль встановив популяції в більшості місць, де вони були випущені і навіть поширилися на нові ділянки пурпурного вербейника.

Кламат Від

У 1946 році два види жуків хризоліни були введені в Каліфорнію для боротьби з бур'яном Кламат (звіробою), який руйнував мільйони акрів хребетних земель в Каліфорнії та північно-західному заході Тихого океану. Перед їх випуском жуки були ретельно перевірені, щоб переконатися, що вони не звернуться до цінних рослин, як тільки вони з'їдять весь бур'ян Кламат, який вони могли знайти. Жуки чудово досягли успіху, відновивши близько 99% зникаючих земель хребта та заробивши їм пам'ятну дошку в будівлі сільськогосподарського центру в Евриці, штат Каліфорнія.

Європейський кролик

У 1859 році європейський кролик був введений в Австралію для занять спортом. Не маючи там важливого хижака, він розмножувався вибухонебезпечно (фігура\(\PageIndex{f}\)). Вирощування овець (інший імпортний вид) сильно постраждало, оскільки кролики конкурували з ними за корм.

Висока щільність кроликів оточує водойму в Австралії в 1938 році. — Малюнок\(\PageIndex{f}\): Ці кролики в Австралії видалили всі кормові рослини, які зазвичай постачають їх водою, а також їжею. Їм при цьому довелося пити з басейну. Зображення Національного архіву Австралії (суспільне надбання).

У 1950 році вірус міксоми був привезений з Бразилії і випущений. Пізніше епідемія вбила мільйони кроликів (понад 99% населення). Зелена трава повернулася, і вирощування овець в черговий раз стало прибутковим. Однак популяції кроликів поступово збільшувалися, оскільки кролики еволюціонували, щоб бути більш стійкими до вірусу, а вірус міксоми еволюціонував, щоб завдати меншої шкоди. (Паразити, як і віруси, отримують користь від розмноження всередині господаря і поширення на інших особин. Якщо вони вбивають своїх господарів занадто рано, вони зазвичай обмежують можливості розмноження та поширення.) Зовсім недавно вірус геморагічної хвороби кролика був використаний в якості біологічного контролю.

Стратегії ефективного біологічного контролю

Щоб узагальнити уроки, отримані з успіхів та невдач біологічного контролю, слід вибирати лише кандидатів, які мають дуже вузькі цільові переваги (їдять лише різко обмежений діапазон господарів). Кожен кандидат повинен бути ретельно перевірений, щоб бути впевненим, що після того, як він очистив намічену ціль, він не перетвориться на бажані види. Біологічний контроль не повинен використовуватися проти місцевих видів. Нарешті, слід уникати впровадження немісцевих видів у навколишнє середовище, оскільки вони самі по собі можуть бути інвазивними.

Атрибуції

Модифікований Мелісою Ха з наступних джерел:

Загрози біорізноманіттю , екології громад та сталого сільського господарства від екологічної біології Метью Фішер (ліцензований відповідно до CC-BY)
Загрози біорізноманіттю від загальної біології від OpenStax (ліцензовано відповідно до CC-BY)
Біологічний контроль та симбіоз з біології Джона Кімбалла (ліцензована під CC-BY)