Биологические вторжения представляют серьезную угрозу для биоразнообразия, но мало что известно о том, как эволюция может изменить их воздействие с течением времени.
Теперь ученые Университета Рутгерса провели первое исследование того, как разворачивается эволюция после того, как вторжения изменяют родные системы.
Экспериментальные вторжения - тщательно продуманные эксперименты, разработанные докторантом Карой А. Фейлас и ее советником профессором Питером Дж. Морином - проводились в стеклянных банках, подходящих для пикантного варенья или желе, с тысячами микроскопических организмов с каждой стороны. Войдя в кувшины - неизведанную территорию - захватчики выиграли некоторые сражения и проиграли некоторые сражения против «туземцев»."
«Часто мы знаем о первоначальном воздействии инвазивных видов, но не знаем о долгосрочных последствиях - если ситуация улучшится или ухудшится», - сказал Морин, выдающийся профессор кафедры экологии, эволюции. и природные ресурсы в Школе экологических и биологических наук. «Кара обнаружила, что могут происходить и то, и другое, и это будет во многом зависеть от деталей биологии интродуцированных видов и биологии заселенного сообщества».
Ученые из Рутгерса выступили соавторами исследования «Эволюция изменяет последствия вторжений в экспериментальные сообщества», которое недавно было опубликовано в журнале Nature Ecology & Evolution.
Как правило, биологические вторжения разворачиваются, когда люди вводят экзотические виды - случайно или преднамеренно - в районы, где они не являются аборигенными, сказал Фейлас. Инвазивные виды, подмножество экзотических видов, обычно вредны с экологической или экономической точки зрения.
«Вторжения могут привести к вымиранию, и это было задокументировано во всем мире», - сказала она. «Они также могут уменьшить разнообразие из-за конкуренции, хищничества и введения патогена».
В своем исследовании исследователи из Рутгерса сравнили поведение популяций резидентных и вторгшихся видов до и после того, как они взаимодействовали и потенциально развивались на протяжении примерно от 200 до 400 поколений. Они использовали две разные группы резидентных видов, состоящих из водных бактерий, инфузорий - простейших с волосовидными выростами, называемыми ресничками, - и коловраток, организмов с ресничками во рту и убирающимися ногами. Инфузории и коловратки были собраны в Бамбуковом пруду в Рутгерских садах в Нью-Брансуике.
В ходе почти двухлетних экспериментов один вид из каждой группы был определен как захватчик другого сообщества. В одной группе было пять инфузорий и коловратка. В другой группе было три разных инфузории и другая коловратка.
Миры организмов представляли собой банки емкостью 8,5 унций с неплотно закрытыми крышками - размером примерно с банку из-под желе. В банках были еда, витамины, стерильная вода и два стерильных зерна пшеницы для дополнительных питательных веществ.
Вероятно, в микрокосме или сосуде находились сотни тысяч простейших, и популяции менялись довольно быстро, со многими шансами на мутации, сказал Морин..
«Каждый раз, когда особь делится, она все еще жива, и большинству этих организмов требуется от шести до 24 часов для размножения», - сказал он..
Результаты исследования показали, что взаимодействие микробов изменило производительность резидентных и вторгшихся видов, и исследователи считают, что эволюция привела к различиям в производительности.
Несколько видов были в изобилии в начале, но вымерли (их нельзя было найти в банке) после вторжения, добавил Файяче.
В природе большинство биологических вторжений случайны, сказал Морин.
«Потребовалось несколько попыток, чтобы европейский скворец прижился в Северной Америке, и это было преднамеренно», - сказал он. «Теперь они проклятие для всех местных птиц».
«Непарные бабочки были привезены в Северную Америку кем-то, кто хотел посмотреть, смогут ли они создать шелковую промышленность с использованием непарных бабочек», - сказал Морин. «Клетка, в которой их держали, была повреждена, их выпустили, а остальное уже история».
Тем не менее, многие организмы, такие как изумрудный ясеневый мотылек, который убивает ясеневые деревья, попадают случайно в результате торговли, сказал Фейлас. Среди них азиатский жук-усач, который также атакует и уничтожает деревья и, вероятно, доставляется в транспортных контейнерах или поддонах.
Биологические инвазии особенно разрушительны, когда завозится хищник или патоген, и когда местные виды никогда не сталкивались с хищником, говорят ученые.
Изменение климата является основным фактором биологических вторжений, и его воздействие, вероятно, усиливается, сказал Фейлас.
«Предположительно, по мере изменения климата изменятся виды, которые могут вторгнуться, или изменятся ареалы вторгшихся видов», - сказала она.
«Суть в том, что мы должны ожидать изменений в воздействии инвазивных видов по мере того, как захватчики и местные виды эволюционируют с течением времени», - сказал Морин..