Biologické invaze globální problém lidstva

Atraktivní biologie


Biologické invaze – globální problém lidstva Invaze nepůvodních druhů rostlin* i živočichů jsou považovány za jedno z hlavních nebezpečí pro diverzitu přirozených ekosystémů. Biologické invaze spolu s destrukcí stanovišť jsou považovány za hlavní příčinu současné globální vlny vymírání taxonů. negativní vliv invazních druhů (invasive alien species) se zvýšil zejména

v souvislosti s rozšiřujícím se obchodem a cestovním ruchem, které provázejí celkovou globalizaci naší planety tento antropogenní přenos taxonů přes hranice biogeografických oblastí bývá považován za nevyhnutelný průvodní jev rozvoje lidské civilizace; nejčastější příčinou je snaha o ekonomické využití různých, v daném území geograficky nepůvodních druhů v zahradnictví, zemědělství, lesnictví, rybářství apod. z finanční studie vyplývá, že roční ztráty způsobené invazními druhy činí 1,4 bilionů dolarů (téměř 5% HDP globální ekonomiky)

2


Rozšíření invazních druhů na Zemi Míra zasažení invazemi:

nejméně

středně

nejvíce

invazemi nejvíce zasažené jsou oblasti se středomořským klimatem a staré sídelní oblasti pět nejvíce postižených oblastí: Středomoří, Austrálie a Nový Zéland, jihozápad Severní Ameriky (hl. Kalifornie), západní oblasti Jižní Ameriky (hlavně Chile), jižní Afrika

3


Predikční modely byla vypracována řada modelů (preintrodukční, postintrodukční*), které se snaží na základě dostupných informací o daném organismu hodnotit co nejpřesněji možné dopady jeho zavlečení na biotu určité oblasti, kde je nepůvodní (jejich spolehlivost/přesnost však většinou nedosahuje ani 70%) např. australský model Weed Risk Assessment (Pheloung et al. 1999) umožňuje hodnocení potencionální rizikovosti introdukovaných druhů do Austrálie; je založen na bodovém hodnocení jednotlivých otázek speciálního dotazníku, zaměřených zejména na ¾ celkové rozšíření taxonu, klimatické požadavky, historii pěstování a invazní chování v jiných oblastech světa ¾ nežádoucí vlastnosti druhu, např. jedovaté či nejedlé plody, invazní chování, schopnost přežít ve stínu atp. ¾ biologické vlastnosti, které umožňují taxonu množit se (včetně způsobů rozmnožování), šířit se a přetrvávat na určitém stanovišti podstatná část znalostí o biologických invazích pochází z analýzy sekundárních dat, které umožňují rekonstruovat historii invazí a popsat charakter invazního procesu

4

Kontrola a management invazních druhů (boj proti invazím)


V invazní biologii platí, že prostředky vynaložené na prevenci jsou investovány mnohem efektivněji než prostředky vynaložené na boj s již probíhající invazí; většina invazí je totiž rozpoznána, až když probíhá… Biologické invaze probíhají však v různém prostorovém a časovém měřítku; podstatná část znalostí o biologických invazích proto pochází z analýzy sekundárních dat, jež umožňují rekonstruovat historii invazí a popsat charakter invazního procesu mechanické metody - odstraňování ručně nebo pomocí strojů (často se musí provádět opakovaně) • rostliny: vytrhávání, kosení, pálení aj. • živočichové: lov, odchyt, využívání technických bariér (ploty) biologické metody – vyžívání přirozených nepřátel z původní oblasti výskytu druhu chemické metody – používání chemických přípravků (postřiků), zejména herbicidů a dalších skupin pesticidů, feromony, jedovaté návnady; rizika: kontaminace půdy a vodních zdrojů, vznik rezistence na chemikálie

5


moderní základy pro studium problematiky invazních druhů položil Charles Elton ve své knize The Ecology of Invasions by Animals and Plants (1958)

Od r. 1997 běží Světový program invazních druhů (Global Invasive Species Programme, GISP), který koordinuje Vědecký výbor pro problémy životního prostředí (Scientific Committee on Problems of the Environment, SCOPE). pro hodnocení dopadů invazí na ekosystémy vytvořil Světový svaz ochrany přírody (World Conservation Union, IUCN) specializovanou skupinu pro invazní druhy (Invasive Species Specialists Group) blíže na http://www.issg.org/ www.issg.org jedním z výsledků této aktivity je i Mezinárodní databáze

invazních druhů

V souvislosti s negativními dopady šíření invazních druhů bylo přijato několik mezinárodních úmluv, které mají souvislost s negativními dopady šíření invazních druhů: Mezinárodní úmluva o ochraně rostlin (Řím, 1951), Úmluva o ochraně evropské fauny flóry a přírodních stanovišť (Bern, 1979) a Úmluva o biologické rozmanitosti (CBD, Riode Janeiro 1992).

6


V rámci Bernské úmluvy byla v roce 2003 přijata Celoevropská strategie pro invazní druhy jako nástroj pomoci evropským zemím. Legislativa ES se touto problematikou zabývá ve směrnici 79/409/EHS o ochraně volně žijících ptáků a ve směrnici 92/43/EHS o ochraně přírodních stanovišť, volně žijících živočichů a planě rostoucích rostlin. podle obou směrnic záměrné vysazování jakéhokoli nepůvodního druhu do volné přírody musí být provedeno tak, aby nedošlo k poškození přírodních stanovišť nebo původních volně žijících živočichů a planě rostoucích rostlin. biologické invaze ohrožují i ekosystémy Antarktidy*, kde by probíhající globální oteplování mohlo výrazně zvýšit úspěch invazních druhů při kolonizaci tohoto izolovaného kontinentu; zvýšená pozornost je dnes preventivně věnována i studiu nepůvodních druhů bioty subantarktických ostrovů existují i původní druhy, které se však chovají jako druhy invazní a v krajině se z různých důvodů intenzivně šíří – tzv. expanzivní druhy 9 modelovým příkladem je expanze třtiny křovištní (Calamagrostis epigeios) v České republice, která díky toleranci velkého rozpětí stanovištních faktorů ohrožuje konkurenčně málo zdatné taxony vzácných biotopů

7


Invazní proces Zavlečení – rozšíření taxonu

z oblasti původního výskytu (primárního areálu) vlivem člověka do oblasti, kde se předtím nevyskytoval

Introdukce druhu Geografické bariéry Životní podmínky v místě introdukce

takový druh se v místě sekundárního areálu považuje za invazní, kdy počet

Úspěšnost reprodukce

Invazní proces má několik různě

Člověkem narušená stanoviště

jeho lokalit a/nebo rozšíření v území se zvyšuje

Možnost šíření

dlouhých fází – od zanesení semene, Přirozená vegetace plodu či jiných částí rostlin (obecně diaspory) do nové oblasti, přes postupné status druhu zdomácnění (naturalizaci) až po vlastní zavlečený explozivní šíření taxonu, kterému přechodně naturalizovaný předchází období klidu (~ období zavlečený stagnace, kdy dochází k adaptaci na invazní nové prostředí, provázené genetickými změnami v populacích apod.).

8


• malá populace vzniklá z několika diaspor nepůvodních druhů (či jedinců – u živočichů) bývá velmi náchylná k náhodným výkyvům prostředí, stejně tak ji mohou zlikvidovat paraziti či predátoři • často tyto cizí druhy organismů nenajdou na novém místě vhodné podmínky, potřebné symbiotické organismy či vhodnou potravu → jen málo druhů se dokáže v novém prostředí uchytit, vytvořit životaschopné populace a dlouhodoběji přežívat; proto velká většina „invazních experimentů“ je dříve či později odsouzena k neúspěchu • jen zlomek zavlečených druhů rostlin (podle odhadů asi 1 až 3%) 3% se stane nakonec úspěšnými invazními druhy, které pak mohou způsobovat obrovské ekonomické škody (např. jako plevele) Invazní druhy byly zaznamenány mezi všemi skupinami rostlin (řasy, mechy, nejvíce však v rámci cévnatých rostlin, hlavně u čeledí hvězdnicovitých (Asteraceae) a lipnicovitých (Poaceae). Obecně: jižní polokoule byla zasažena invazemi silněji než severní, nejpostiženějším biomem je tvrdolistý les (včetně náhradních typů vegetace) Nejcitlivěji přitom reagují na zavlečení cizích druhů ostrovní ekosystémy. Ty se navíc většinou vyznačují vysokým podílem endemitů, jejichž případné vyhynutí znamená nenahraditelnou ztrátu v rámci celé biosféry. 9

Invazní druhy silně narušily vegetační kryt v řadě oblastí Země


70 60

celkový počet cizích naturalizovaných druhů % 125 300 350

Podíl invazních druhů v jednotlivých oblastech světa

222

50 40

156

92

30

107

20

179

10 Jižní Amerika

Asie

ostrovy v Indickém oceánu

Evropa

Afrika

Australasie

Severní Amerika

0 ostrovy v Pacifiku

Podíl invazních druhů v rámci cizích introdukovaných taxonů

(mezi nejvíce postižené oblasti patří jižní Afrika, Kalifornie, Austrálie a zejména mnoho ostrovů).

10


Úspěch invazního druhu závisí zejména na ¾ schopnosti intenzivního lokálního šíření: invazní rostliny rozmnožující se semeny (bolševník velkolepý aj.) se šíří výrazně rychleji než ty taxony, které se množí vegetativně (např. křídlatky – úlomky oddenků či lodyh); zjištěná rychlost invaze severoamerických zlatobýlů (Solidago canadensis, S. gigantea) v Evropě činí 700-900 km2/rok ¾ na stanovištních podmínkách společenstva (různá společenstva se liší mírou odolností vůči pronikání nepůvodních druhů)

Důsledky vstupu invazních druhů do ekosystémů Díky absenci přirozených parazitů, chorob a predátorů se mohou invazní druhy v nově obsazených ekosystémech rychle šířit, a to často na úkor druhů domácích obsazení ekologické niky domácího druhu druhem invazním může vést k redukci populace, případně k úplnému vytlačení domácího druhu důsledkem pak bývá narušení ekologické stability, které může být spojeno i s podstatnými změnami krajiny, případně některých jejích složek

11


invazní druhy mohou výrazně ovlivnit strukturu a fungování celých ekosystémů (včetně např. koloběhu živin); z mnoha druhů rostlin, introdukovaných bez jejich hmyzích škůdců či patogenů, se staly agresivní invazní taxony – opuncie v Austrálii, zlatobýly v Evropě, chrpy v Kalifornii aj., které výrazně narušily ekologické vztahy v invadovaných společenstvech při vstupu do ekosystémů představují invazní druhy velké, i když méně nápadné nebezpečí v souvislosti s

křížením s domácími příbuznými druhy (→ riziko koroze fytogenofondu); klasickým případem je vrbovka cizí (Epilobium ciliatum)

Epilobium ciliatum

12


vedle změn v ekologických vazbách mohou některé invazní druhy měnit i vlastnosti půdy i celkový vzhled krajiny; ¾ známým příkladem změny půdních podmínek je trnovník akát (Robinia pseudacacia), z jehož listového opadu jsou do půdy uvolňovány fenolkarboxylové kyseliny, zastavující klíčení většiny ostatních rostlinných druhů; bylinné patro akátových porostů je proto zpravidla druhově chudé Morella faya ¾ voskovník makaronéský (Morella faya, syn. Myrica faya), dřevina zavlečená na Havajské ostrovy z ostrovů při západním pobřeží Afriky, dokáže díky soužití s hlízkovými bakteriemi vázat dusík a několikanásobně zvýšit jeho obsah v mladých nehostinných vulkanických půdách; zásadně tak mění rychlost a směr primární sukcese, neboť dusíkatými živinami obohacená stanoviště jsou snáze osídlena dalšími zavlečenými druhy 13 Foto: Martin Dančák

Borové lesy s nepůvodní borovicí halebskou (Pinus halepensis) nahradily na mnoha místech v mediteránu původní stálezelené doubravy. • v současnosti je nejrozšířenějším druhem borovice ve Středozemí


14


Opuntia ficus-indica

jedlé plody

▲ Nopál obecný (= opuncie fíková), pocházející z Mexika, je dnes rozšířen v aridních oblastech Kalifornie, jižní Afriky, Arabského poloostrova, na Havajských ostrovech a po celém Středozemí. • ve své domovině dlouhodobě (min. 9 000 let) pěstovaná ekonomicky významná kulturní rostlina (hlavně pro plody) s léčivými účinky

15


• jako biologický regulátor přemnožených cizích kaktusů r. Opuntia byl s úspěchem využit motýlek Cactoblastis cactorum, nejprve v Austrálii (20. léta), pak v j. Africe a nakonec i v Karibiku

Opuntia stricta • koncem 80. let minulého století byl Cactoblastis cactorum zjištěn na Floridě a v současnosti představuje značnou hrozbu pro domácí druhy opuncií v Severní a Střední Americe Opuncie narušují původní vegetaci mnohých chráněných území (Kruger NP) NP 16


Melaleuca quinquenervia, druh původní v Austrálii a Malajsii, byl introdukován na Floridu (1906) jako potenciální komerční dřevina; současně byl používán k vysoušení oblasti Everglades (snížení početnosti komárů). Stal se však na Floridě nebezpečným invazním druhem – okupuje cca 160 000 ha (rychlý růst, životaschopnost semen až 10 let, jeden strom produkuje 2-20 milionů semen).

Melaleuca quinquenervia • listy této dřeviny výborně hoří; po požárech navíc rychle regeneruje a šíří se na úkor domácí vegetace

17


Problémem tropických oblastí je šíření tokozelky nadmuté neboli „vodního hyacintu“ (Eichhornia crassipes), pocházející ze západní Brazílie, z horního povodí Amazonky.

nafouklý řapík s aerenchymem

• husté porosty tokozelky výrazně komplikují život planktonu i ryb (zastíněním hladiny, snížením obsahu kyslíku ve vodě apod.) a způsobuje drastické změny v celém zasaženém vodním ekosystému

• vzhledem k obrovské rychlosti šíření (je schopna zdvojnásobit populaci během pouhých 12 dnů) byla zařazena mezi sto nejvíce invazních rostlin

světa

• středoevropské klima není naštěstí pro šíření této rostliny vhodné, u nás se pěstuje jen sezónně v zahradních nádržích 18


Příklady invazních druhů původem ze Starého světa

výzkum prokázal, že druhy Starého světa mají větší invazní potenciál než druhy z jiných kontinentů

Oblast temperátních lesů (USA, Rocky Mountains): kopretina bílá (Leucanthemum vulgare), pampelišky (Taraxacum sect. Ruderalia), sveřep bezbranný (Bromus inermis), bojínek luční (Phleum

pratense)

Nový Zéland

janovec metlatý (Sarothamnus scoparius), javor klen (Acer pseudoplatanus) 19


Situace v České republice

Situace v oblasti nepůvodních druhů vyšších rostlin je díky dlouhodobé tradici výzkumu dobře zmapována. V současné době se ve volné krajině v ČR vyskytuje 1378 nepůvodních druhů (třetina celé české flóry). Devadesát z těchto druhů je hodnoceno jako invazní druhy, druhy které často nevratně poškozují společenstva, do nichž pronikají. Mezi nejvýraznější invazní druhy patří bolševník velkolepý (Heracleum mantegazzianum), pronikající do chladnějších oblastí ČR (masivní výskyt v CHKO Slavkovský les), asijské křídlatky (Reynoutria spp., 3 druhy; k vytvoření nové rostliny stačí pouze pětigramový úlomek oddenku) a severoamerické druhy hvězdnic (Aster spp.) a zlatobýlů (Solidago canadensis, S. gigantea), šířící se hojně zejména podél vodních toků a na ruderálních stanovištích. Bolševník obsahuje fototoxické furanokumariny, které u člověka způsobují těžké fotodermatitidy

Bolševník velkolepý (Heracleum mantegazzianum)

20


Hlavní části Evropy zasažené invazí bolševníku velkolepého

Poškození pokožky způsobené bolševníkem velkolepým

21


Křídlatka japonská (Reynoutria japonica)

Křídlatka může výrazně narušit pobřežní společenstva (okolí Rožnova p. Radhoštěm) • ještě rychleji než rodičovské druhy se šíří v krajině křídlatka česká, kříženec* křídlatky japonské a k. sachalinské (byl poprvé popsán v roce 1983 z lokality nedaleko lázní Běloves u Náchoda)

22


Slunečnice topinambur (Helianthus tuberosos) • původně pochází ze Severní Ameriky, převedším severní a východní části USA a jižní Kanady • důsledkem invaze topinamburu jako konkurenčně velmi silného druhu je snížení druhové diverzity zejména nivních společenstev (i vegetace dalších stanovišť, která mohou být refugii různých méně konkurenčně zdatných druhů)

23


Zlatobýl kanadský (Solidago canadensis)

Mapka současného rozšíření zlatobýlu kanadského v ČR Mezi invazní druhy šířící se v lesích patří zejména dub červený (Quercus rubra), borovice vejmutovka (Pinus strobus), mahónie cesmínolistá (Mahonia aquifolium) a netýkavka malokvětá (Impatiens parviflora) z jihozápadní Sibiře. Velkým problémem je šíření vejmutovky v geomorfologicky a krajinářsky ojedinělých územích pískovcových 24 skalních měst, například v NP České Švýcarsko.


Dub červený (Quercus rubra)

Několik nápadných invazních druhů proniká i do travních a stepních biotopů: pajasan žláznatý (Ailanthus altissima), trnovník akát (Robinia pseudoacacia), kustovnice cizí (Lycium barbarum) aj.

kustovnice cizí (Lycium barbarum)

25

Invaze živočichů


Mnoho příkladů narušení přirozených vztahů v ekosystémech i celkového krajinného rázu lze nalézt i v živočišné říši. Rychlý úbytek některých domácích druhů může nastat zejména po zavlečení predátorů či býložravců do ekosystémů, ve kterých se dosud nevyskytovali (hlavně na ostrovech): klasickým příkladem živočišných invazí - včetně destruktivního vlivu na původní ekosystémy - je přes 200 let trvající invaze králíka divokého (Oryctolagus cuniculus) v Austrálii. I když ve své původní domovině (jižní Evropa, z. Středomoří) je na ústupu, v oblasti introdukce se stal brzy velice úspěšným invazním druhem a v Austrálii je řazen mezi nejnebezpečnější invazní druhy vůbec. Kvůli lovu bylo v roce 1859* dovezeno 24 králíků. Ti se však v krátké době rozšířili po celém kontinentě a na většině míst vytlačili původní faunu a poškodili původní flóru. Vedle obrovským přímých ekonomických škod způsobili na řadě míst i rozsáhlou půdní erozi v důsledku konzumace semen rostlin zpevňujících půdu. Nepomohlo masivní trávení, střílení, ani introdukce predátorů (fretky, lišky aj.) či rozšíření viru myxomatózy; ta sice zahubila až 90% králíků, ale zbylých 10% postupně obnovilo původní velikost populace a opět zaplavilo australský kontinent. Dnešní počet králíků se zde odhaduje na 200 – 300 milionů a kontrola této přemnožené populace si pravidelně vyžaduje obrovské finanční prostředky. 26


Nebezpečný invazní druh ostrovů – koza (Havajské ostrovy) Králík divoký v Austrálii populace endemické želvy sloní (Geochelone elephantopus) na Galapágách ohrožují zavlečené kozy (Capra hircus), které se zde živí stejnými rostlinami jako zmíněné želvy; kozy znamenaly úplnou pohromu i pro původní lesní vegetace ostrova sv. Heleny (dne zde převládá bylinná vegetace) na Britských ostrovech vysazená veverka popelavá (Sciurus carolensis), původem z východní části Severní Ameriky v současné době představuje vážného potravního konkurenta pro domácí veverku obecnou (Sciurus vulgaris), kterou vytlačuje zřejmě díky širší potravní nice; veverka popelavá navíc poškozuje lesní porosty veverka popelavá 27

podobně norek americký (Lutreola vision), který byl vysazován jako kožešinové zvíře se rychle rozšířil po evropském kontinentu a v některých částech Evropy se stal tento silnější a agresivnější druh hlavní příčinou poklesu početnosti (až úplného vymizení) původního norka evropského (Mustela lutreola), který patří mezi kriticky ohrožené druhy; navíc norek americký negativně působí predačním tlakem na ohrožené druhy živočichů jako je rak kamenáč nebo užovka podplamatá zavlečení fretek (Mustela furo), krys ostrovních (Rattus exulans), psů (Canis familiaris) a koček (Felis silvestris a F. domestica) na Nový Zéland znamenalo velkou pohromu pro nelétavé ptáky, včetně novozélandského národního symbolu – kiviho (Apteryx australis)

Divoká fretka (Nový Zéland)

krysa ostrovní (Nový Zéland)


norek americký

28


unikátní novozélandskou vegetaci ohrožují zavlečení velcí býložravci, jako např. jelen evropský skotský (Cervus elaphus scoticus), jelen wapiti Nelsonův (Cervus elaphus nelsoni), stejně jako nepůvodní vačnatci - klokan rudokrký (Macropus rufogriseus) a především kusu liščí (Trichosurus vulpecula) zavlečený druh se může stát i přenašečem parazitů nebo chorob, decimující příbuzné domácí druhy; to je případ raka pruhovaného (Orconectes limosus) a raka signálního (Pacifastacus leniusculus), které ohrožují oba naše původní druhy raků šířením kvasinky Akphanomyces astaci, původce račího moru (oba severoameričtí raci jsou vůči tomuto onemocnění resistentní, což je zvýhodňuje proti domácím druhům)

rak pruhovaný 29


přibližně v polovině 90. let 20. století se na území ČR rozšířila klíněnka jírovcová (Cameraria ohridella), drobný motýl pocházející z Balkánského poloostrova, Malé Asie a Kavkazu; napadá listy jírovce maďalu (Aesculus hippocastanum), které po silném napadení larvami usychají

30

Invazní patogeny


sporangia a spory

důsledky zavlečení patogenů mohou být zpočátku méně nápadné ve srovnání se zavlečením cévnatých rostlin nebo herbivorů; jejich rozšíření však může způsobit výrazné narušení až totální destrukci celých rostlinných společenstev známým příkladem bylo zavlečení houby Phytophthora cinnamomi, ▲ způsobující fytoftorové hniloby kořenů, do lesních (eukalyptových) i nelesních společenstev australských států Western Australia a Victoria došlo k eliminaci dominantních taxonů druhově bohatých společenstev (tvořených zejména zástupci čeledí Myrtaceae a Proteaceae) → postupné nahrazení floristicky chudými společenstvy s destrukce převahou ostřic a dalších eukalyptových lesů odolných druhů


charakteristická chloróza napadené rostliny

Austrálie zástupci rodu Protea napadení houbou Phytophthora cinnamomi

Kalifornie Kalifornie 32

Rakovina kůry kaštanovníku (Cryphonectria parasitica)


tato karanténní choroba je spolu s původcem grafiózy jilmu (Ophiostoma ulmi) jedním z příkladů zavlečení choroby mimo areál původního rozšíření, kde se adaptovala na geneticky blízký druh; na populaci nového hostitele to mělo fatální dopad choroba pochází z Asie, kde se vyskytuje na tamních druzích kaštanovníků - Castanea mollisima, původem z Číny a na japonském druhu C. crenata; všechny asijské druhy jsou přitom vůči infekci rakovinou kůry kaštanovníku tolerantní i mimo svou přirozenou oblast rozšíření

33


počátkem 20. století byla rakovina kůry kaštanovníku zavlečena čínskými imigranty se sazenicemi Castanea mollisima do Severní Ameriky, kde je udáván první nález z roku 1902; do Evropy byla tato choroba pravděpodobně zavlečena ze Severní Ameriky v Severní Americe se v krátké době rakovina kůry kaštanovníku rychle rozšířila a téměř vyhubila domácí kaštanovník Castanea dentata; šlo o jednu z největších ekologických katastrof, vyvolanou zavlečením choroby mimo původní areál rozšíření. ekonomové odhadli tehdejší přímé ztráty asi na jednu miliardu dolarů (odlesnění obrovských ploch vyvolalo erozi a následné záplavy…)

34

Biologické invaze globální problém lidstva

Recommend Documents