Proč se invazní druhy tak rychle šíří?

Tsybulkina, M. S. Vliv invazních druhů rostlin na stabilitu stávajícího ekosystému města Labytnangi / M. S. Tsybulkina, A. V. Bogacheva. — Text: přímý // Mladý vědec. — 2017. — č. 3.1 (12.1). — S. 87-91. — URL: https://moluch.ru/young/archive/12/996/ (datum přístupu: 14.05.2024).

Článek pojednává o jednom z environmentální problémy spojené s důsledky přesídlení určitých rostlinných druhů do nových stanovišť. Proces zavádění cizích původních rostlin do přirozené vegetace flóra rostlinných druhů se nazývá adventizace. V novém stanovišť adventivní druhy často nacházejí příznivější životní podmínky, rychle se šíří a vytlačují místní druhy. Extrémní stupeň aklimatizace a adaptace adventivních druhů v nových podmínkách za jeho naturalizaci (invazi), tedy aktivní zavlečení do přírodních společenstev s následným agresivním vytlačováním původní flóry a fauny. Současný stav antropogenní krajiny, přítomnost v její skladbě rozsáhlých ploch narušených a neudržovaných území se synantropní vegetací, podporuje šíření biologických invazí. Provedený výzkum je zaměřen na nalezení a zlepšení mechanismů prevence vzniku a šíření agresorů. Studie odhalila potřebu legislativní regulace adventizačního procesu, Byl identifikován rozsah rozšíření jednotlivých invazních druhů. Posouzení biologických charakteristik invazních druhů umožnilo identifikovat důvody úspěšnosti invaze a aklimatizace invazních druhů v regionu.

Klíčová slova: invazní druhy, adventitizace, agresorské druhy, eurybionti.

Úvod: Obyvatelé Země se neustále snaží šířit po celé planetě. Kromě toho člověk pro hospodářské nebo dekorativní účely usazuje užitečné (pro něj) druhy rostlin a zvířat na zcela nových místech. Náhodou přesune ještě více druhů. Důsledky zavlečení cizích druhů do ekosystémů mohou být různé: „mimozemšťané“ mohou změnit stanoviště místních druhů; mohou je vytlačit v soutěži o zdroje; mohou to být predátoři; konečně mohou přenášet patogeny nebo sami způsobovat nemoci u původních druhů. Proces zavádění rostlinných druhů cizích původní flóře do přirozené vegetace se nazývá adventizace. Na nových stanovištích nalézají adventivní druhy často příznivější podmínky pro život, rychle se šíří a vytlačují místní druhy. Za extrémní stupeň aklimatizace a adaptace adventivního druhu v nových podmínkách pěstování je považována jeho naturalizace (invaze), tedy aktivní zavlečení do přirozených společenstev s následným agresivním vytlačováním původní flóry a fauny.

Relevance výzkumného tématu. Současný stav antropogenní krajiny, přítomnost v její skladbě rozsáhlých ploch narušených a neudržovaných území se synantropní vegetací, podporuje šíření biologických invazí. Invaze se mohou stát skutečnou ekologickou katastrofou pro regiony s křehkými ekologickými systémy a agresivně vytlačovat původní druhy.

Výzkumný problém Introdukce invazních druhů do zavedených ekosystémů může významně změnit biologickou rozmanitost původní flóry a fauny. Podcenění této skutečnosti může vést k nevratným ekologickým následkům.

Účel studia: identifikovat negativní důsledky výskytu a usazování agresorských rostlin na území města Labytnangii, navrhnout nejracionálnější způsoby, jak zabránit jejich šíření a eliminovat ty stávající.

Úkoly: identifikovat, které agresorské rostliny se vyskytují na území města Labytnangi; zjistit, jaké nebezpečí představují agresorské rostliny pro městský ekosystém; vysledovat vztahy příčiny a následku vlivu agresorů na ekosystém města; získat rady od kompetentních specialistů sledujících stav životního prostředí ve městě; navrhnout způsoby, jak zabránit jejich šíření ve městě a eliminovat ty stávající.

Předmět studia: ekosystém města Labytnangi.

Předmět studia: biologické invaze v ekosystému města Labytnangi.

Teoretické metody výzkumu: studium vědecké literatury o otázkách environmentální stability; konstrukce hypotéz; Analýza výsledků výzkumu; prognózování vývoje situace životního prostředí.

Praktické výzkumné metody: laboratorní experimenty; pozorování; (fotografie) výzkumného objektu; sledování dynamiky osídlení a osídlení výzkumného objektu; analýza výsledků (porovnání a srovnání míry vlivu předmětu výzkumu na změny ekologického stavu ekosystému); statistické zpracování získaných výsledků; konzultace s odborníky.

Výzkumná hypotéza: Pokud prokážu, že se invazní druhy rostlin vyskytující se ve městě rychle šíří a představují reálné nebezpečí pro stávající ekosystém města, pak to poslouží jako pobídka ke zlepšení mechanismů zabraňujících jejich šíření a eliminaci těch stávajících, jakož i k rozvoji mechanismy individuální ochrany člověka před jejich účinky.

Materiály a metody Samotné druhy jsou schopné migrace. Šíření je však často způsobeno člověkem: dovozem nových druhů a odrůd rostlin jako okrasných, potravinářských nebo léčivých rostlin, vývojem nových šlechtitelských forem. Většina agresorů má vysokou úroveň adaptace a rychle kolonizuje nová území a vytlačuje původní druhy. Většina agresorů jsou eurybionti a jsou schopni existovat v široké škále přírodních podmínek a odolávat významným změnám. Organismy Eurybiont mají morfofyziologické mechanismy, které jim umožňují udržovat stálost svého vnitřního prostředí i při prudkých výkyvech podmínek prostředí.

Území postupně přebírají adventi. Nějakou dobu čekají, v přírodě se adaptují po několik generací. Adaptační proces obvykle trvá 20–25 let, poté začíná proces difúze. Problém invazí není jen biologický, ale také ekonomický: „mimozemšťané“ agresivně mění území, která okupují, a nutí ostatní druhy, aby se s nimi střetly. Pozoruhodným příkladem agresorské rostliny je bolševník. Jeho domovinou je Kavkaz. Tam roste v horách, v alpském pásmu a neklesá. Ve 40. letech minulého století začaly experimenty s jeho zavedením v Rusku. Přilákala je velká a rychle rostoucí biomasa, kterou lze krmit hospodářská zvířata. Ale ukázalo se, že mléko při použití takového jídla je hořké. Experimenty byly zastaveny, ale bylo příliš pozdě. Bolševník se velmi rychle rozšířil po středním Rusku; Pohybující se na sever, podél železnic a dálnic, přes lesní mýtiny a podél říčních údolí, se během 50 let rozšířil ze Zakarpatí do Arktidy. Pohybem na sever se její životní cyklus zkracuje, rostlina se vyvíjí rychleji – to je nejdůležitější přizpůsobení severním podmínkám. Velmi aktivní jsou v něm mikroevoluční procesy, rychle se objevují nové genotypy, přizpůsobené novým podmínkám. Teď je to skutečná katastrofa – bolševník je všudypřítomný. V některých oblastech bolševník zcela vytlačuje původní flóru.

Existuje několik druhů bolševníku. Bolševník obrovský (Heracleum giganteum) byl do Evropy zavlečen jako okrasná rostlina kolem roku 1817. Svým „monumentálním“ vzhledem přitahoval pozornost krajinářů. Na rozdíl od bolševníku obrovského jsou jiné druhy tohoto rodu menší, ale mají také působivé velikosti. Příkladem je bolševník Sosnowského (Heracleum sosnowskyi) a bolševník hrubosrstý (Heracleum Trachyloma Fisch).

Produktivita semen bolševníku je fenomenální. Obrovská květenství dosahují průměru 90 cm Celkový počet semen na rostlinu je 15-20 tisíc za sezónu. Semena bolševníku mají výrůstky, které přispívají k jejich aktivnímu šíření. Proti invazivnímu druhu existuje biologický způsob – najděte zvíře, které se jím živí. V případě bolševníku je to velmi obtížné, protože patří do velké čeledi Umbelliferae a mají společné nepřátele. To, co činí bolševník nebezpečným, jsou toxické látky, které uvolňuje do atmosféry – furanokumariny a éterické oleje, které při kontaktu s pokožkou způsobují její citlivost na sluneční záření, které vyvolává fotochemické popáleniny. Při dlouhodobém pobytu v blízkosti rostliny mohou látky, které vylučuje, způsobit bolestivé stavy: nevolnost, zvracení, bolesti hlavy, ztráta vědomí. Popálení bolševníkem může být také smrtelné. Nejnebezpečnější ze všech druhů bolševníku je bolševník Sosnovského.

Vědci zahrnuli „zlomyslné narušitele hranic naší vlasti“ do speciální „Černé knihy flóry Ruska“. Přidání rostliny na „černou listinu“ znamená směřování k jejímu zničení. Poskytuje podrobné informace o 52 nejagresivnějších a nejrozšířenějších invazních druzích. Charakteristika invazních druhů flóry středního Ruska podle stupně naturalizace a invazního stavu. Ekologové sledovali dynamiku jejich osídlení a vyznačili je na mapách, posoudili ekonomické škody způsobené útočníky, navrhli metody kontroly jejich počtu a dokonce vydali doporučení k jejich možnému využití. Byla zveřejněna černá listina 100 dalších nepůvodních druhů rostlin, které je třeba sledovat, aby se zabránilo jejich výskytu na našem území [Seznam a dokumentace EPPO. Invazivní cizí rostliny].

Biologické invaze vytvářejí nejen ekonomické, ale i sociální problémy. Ekologové přišli s jednoduchým pravidlem: čím vyšší je příjem na hlavu v zemi, tím intenzivnější jsou invazní procesy, protože je zde méně nenarušených přírodních oblastí, které mohou odolávat pouze invazním druhům. Umělé výsadby, parky, pole se vzdávají bez boje. Rusko je zapojeno do procesu globální invaze, tedy na základě Institutu ekologie a evoluce. A. N. Severtsev RAS vytvořil informační portál „Cizí druhy Ruské federace“. Představuje invazní druhy různých taxonomických skupin a identifikuje ty nejnebezpečnější. Ruský žurnál biologických invazí se připravuje k vydání. Jedním z hlavních úkolů ekologů by mělo být vytváření informačních zdrojů, protože problém biologických invazí je nejdůležitější pro zajištění environmentální bezpečnosti regionu a země.

Po studiu flóry ekosystému města Labytnangi na přítomnost invazních druhů jsem objevil místa růstu rostlin rodu Hogweed. Objevené rostliny jsou podobné chobotnici obecné, kupíru lesnímu a andělice lékařské (Angelica officinalis), patřící do čeledi Umbelliferae. K určení, zda objevené exempláře rostlin patřily do rodu Hogweed, byla použita identifikace rostlin [Plant identification on-line; http://www.plantarium.ru/]. Rozdíly mezi objevenými a výše uvedenými rostlinnými exempláři jsou pozorovány v povaze míst růstu, velikosti rostlin, velikosti a tvaru květenství (složité deštníky), tloušťce stonku, struktuře listů a povaha okraje listové čepele. Hlavním rozlišovacím znakem rostlin rodu Hogweed je přítomnost furanokumarinů v míze listů a stoncích rostlin ve vysoké koncentraci.

Rostliny, které jsem objevil, skutečně patří k druhu Hogweed Sosnowski. Pro stanovení přítomnosti furanokumarinů byla zvolena technika vysokoúčinné kapalinové chromatografie I. N. Azarova, S. S. Barseghyana, G. I. Barama (HPLC-UV databáze). Principy jednotné HPLC techniky se scvrkávaly na analýzu látek obsažených v konkrétním seznamu. Analýza se provádí ve stejném chromatografickém systému a pro každý z analytů existuje standardní vzorek, ze kterého se získávají chromatografická data potvrzená spektrální analýzou. Data o standardních vzorcích látek tvoří databázi, která umožňuje identifikovat analyzované vzorky. Chromatografický institut EcoNova v Novosibirsku vytvořil první světovou databázi chromatografických a spektrálních dat (BD-2003) pro mikrokolonový kapalinový chromatograf Milichrom A-02. Metody tvorby a používání „BD-2003“ jsou certifikovány Státním výborem Ruské federace pro normalizaci a metrologii [14-16] v souladu s požadavky GOST R 8.563-96 a GOST R ISO 5725-2002. Identifikaci látek lze provádět v jakékoli laboratoři, hlavní práce spočívá ve vizuálním porovnání a výběru barevné škály analyzovaného vzorku s barevnou škálou standardního vzorku.

Pro detekci furanokumarinů v rostlinné šťávě jsem stříhal malé výhonky s listy rostoucími na různých pokusných místech. Z odříznutých výhonků jsem připravila extrakt. K tomu jsem nařezané výhonky rozdrtil v hmoždíři, přidal 10 ml vody a nechal projít filtrem. Do filtrátu jsem namočil proužek chromatografického papíru a následně přivedl do UV lampy. Na papíře se objevila cihlově červená barva, tento výsledek je kvalitativním indikátorem přítomnosti furanokumarinů. Přítomnost furanokumarinů v rostlinách, které jsem objevil, potvrzuje, že tyto rostliny patří do rodu Hogweed.

Pro sledování změn v počtu a osídlení výzkumného objektu v kontrolních oblastech jsem identifikoval experimentální lokality, tři roky zaznamenával objevené exempláře rostlin rodu Hogweed a analyzoval získané výsledky.

Rok

Studijní oblast

Oblast městského parku

Pustina za městem

Hovoříme o zvířatech a rostlinách, které se šíří mimo své přirozené prostředí a narušují vývoj jiných živých bytostí.

Počet takových škůdců se rychle zvyšuje – nyní se nacházejí v každé části planety.

Co se dějeт

Globální ekonomika ročně ztrácí nejméně 423 miliard dolarů kvůli invazivním druhům, které se staly hlavní hrozbou pro biodiverzitu na planetě. Hovoříme o zvířatech a rostlinách, které se šíří mimo své přirozené prostředí a narušují vývoj jiných živých bytostí. Uvádí to nová zpráva OSN.

• Mezi invazní druhy patří například rak modrý, který v poslední době začal v mnoha regionech rychle ničit mořskou faunu.
• Počet takových „škůdců“ rychle roste – nyní se nacházejí v každé části planety. Invazní druhy se obvykle šíří prostřednictvím celosvětového cestovního ruchu a obchodu.
• Skupina 86 vědců ze 49 zemí pracovala na nové zprávě čtyři roky. Dokument uvádí, že ekonomické ztráty způsobené invazními druhy se od 1970. let 400. století každých deset let zvyšují o XNUMX %.
• Škůdci mají na svědomí také vyhynutí 60 % živočišných a rostlinných druhů, tvrdí odborníci. Jejich aktivní šíření souvisí s globálním oteplováním.
• Vědci dodali, že hrozba, kterou představují invazní druhy, je některými komunitami podceňována a někdy si ji vůbec neuvědomují.

Jsme přesvědčeni, že problém se bude nadále výrazně zhoršovat.

Helen Roy
autor zprávy, biolog

Детали

• Podle vědců jsou první tři nejnebezpečnější invazní druhy vodní hyacint, který roste v tropické Jižní Americe. Rostlina blokuje vodní toky a způsobuje značné škody na rybolovu.
• Následuje hyacint keř lantana. Rostlina doslova ovládla lesy Nepálu a připravila divoká zvířata o potravu. Faktem je, že lantana brání růstu další vegetace. Plody keře jsou navíc jedovaté.
• černá krysa považován za jeden z nejnebezpečnějších invazních druhů na Zemi. Zpočátku žili pouze v jižní Asii, ale později se rozšířili do celého světa. Mají zvláštní dopad na malé ostrůvky, kde hromadně požírají místní zvířata. Nejhorší situace je pro ptáky, kteří jsou nuceni pravidelně opouštět svá hnízda, aby se vydali hledat potravu. Krysy využívají jejich nepřítomnosti a kradou vajíčka.

Světová praxe

• Vědci uvedli, že nejvíce stížností na invazivní druhy je zaznamenáno v Severní a Jižní Americe (34 % všech zpráv).
• Následují Evropa a Střední Asie (31 %), Asie a Tichomoří (25 %) a Afrika (7 %).
• Tři čtvrtiny stížností se týkaly suchozemských ekosystémů, především lesů a boreálních lesů.
• Aktivisté z postižených zemí tlačí na reakci. V Austrálii tak už začal znít poplach kvůli pravidelným útokům invazních druhů. Podle vědců se škůdci stali hlavní příčinou ztráty biodiverzity v zemi. Ochránci přírody říkají, že je naléhavě nutné zasáhnout na národní úrovni, aby se zabránilo dalšímu poklesu flóry a fauny. Mezi nejnebezpečnější škůdce patří divoké kočky a červení ohniví mravenci.
• Zpráva OSN však zjistila, že 84 % zemí stále nemá specifickou národní legislativu nebo nařízení na ochranu původní biologické rozmanitosti před invazními druhy.

Co dělat

• Odborníci se domnívají, že dnes existuje mnoho možností, jak bojovat proti šíření a dopadu invazních druhů na ekosystémy.
• Podle zprávy OSN byly programy eradikace škůdců na postižených ostrovech z 88 % úspěšné.
• Například v roce 2017 byly na skalnatém ostrově Redonda vyhubeny černé krysy a divoké kozy, což vedlo k vyhynutí místní flóry a fauny. K dnešnímu dni však byla biologická rozmanitost obnovena.
• Nejaktivnější opatření na hubení škůdců jsou přijímána na Novém Zélandu. Loni v létě společnost Royal Manaaki Whenua-Landcare Research uvedla, že vymýtí všechny invazivní predátory, kteří poškozují ekosystém ostrova Stewart. Mezi tyto „škůdce“ patří vačice, krysy, divoké kočky a ježci.
• Odborníci však podotýkají, že v boji proti invazním druhům by se měl klást důraz spíše na prevenci jejich šíření než na drahé vyhlazovací programy.

Chceme zdůraznit, že nejlépe funguje prevence. To je hlavní myšlenka.

Anibal Pauchard
autor zprávy OSN