Dołącz do czytelników
Brak wyników

Ekologia

28 sierpnia 2018

NR 15 (Maj 2016)

Atak klonów, czyli biologia inwazji roślin

0 215

Przekształcanie środowiska, celowe przewożenie roślin lub przypadkowe zawlekanie ich diaspor otworzyło również możliwość ekspansji geograficznej – przekraczania niepokonanych dotychczas barier przestrzennych, takich jak łańcuchy górskie czy oceany.

Rozprzestrzenianie się gatunków obcego pochodzenia jest wielkim wyzwaniem dla współczesnego świata. Przynosi szereg szkód w funkcjonowaniu rodzimych ekosystemów, wpływa negatywnie na zdrowie człowieka, związane jest też z ogromnymi stratami ekonomicznymi. Stąd też w ramach Strategicznego Planu na rzecz Różnorodności Biologicznej zdecydowano się na inwentaryzację najbardziej problematycznych gatunków, zbadanie ich biologii i ekologii oraz ograniczenie ich ekspansji. We wspólnej walce uczestniczą naukowcy i rządy poszczególnych państw. Badacze apelują również o jak najszerszą edukację społeczną. Aby odniosła ona sukces, należy rozpocząć ją na poziomie szkoły podstawowej. W końcu czym skorupka za młodu nasiąknie, tym na starość trąci. 

Akcja wywołuje reakcję, czyli wpływ presji człowieka na kształtowanie się zasięgów roślin

Historia życia na Ziemi sięga miliardów lat wstecz. W porównaniu z nią czas panowania człowieka współczesnego jest niepomiernie krótki, a wprowadzone przez niego zmiany w biosferze tym bardziej katastrofalne. Doskonałym bioindykatorem zachodzących przemian są rośliny. Giną gatunki endemiczne i te o wąskiej skali ekologicznej. Z drugiej strony swoje zasięgi powiększają gatunki kosmopolityczne tolerujące różnorodne warunki środowiskowe. 

Rośliny towarzyszące człowiekowi nazywane są gatunkami synantropijnymi [2]. Część z nich – apofity – pozostają w ramach dotychczas zajmowanego obszaru, wkraczając na tereny silnie zmienione antropogenicznie dokonują ekspansji ekologicznej [4]. W tej grupie znajduje się dla przykładu pokrzywa zwyczajna (Urtica dioica L.) i ostrożeń polny (Cirsium arvense (L.) Scop.), które pierwotnie związane były ze śródleśnymi wiatrołomami, później zaś znalazły optimum występowania na siedliskach ruderalnych – nieużytkach, skrajach osiedli, terenach kolejowych [10]. 

Przekształcanie środowiska, celowe przewożenie roślin lub przypadkowe zawlekanie ich diaspor otworzyło również możliwość ekspansji geograficznej – przekraczania niepokonanych dotychczas barier przestrzennych, takich jak łańcuchy górskie czy oceany. W ten sposób we florach pojawiają się nowi przybysze – antropofity. Naturalne migracje polegające na powolnym rozszerzaniu zasięgu zostały przy tym zastąpione ekspansjami skokowymi, w których nowe populacje pojawiają się setki i tysiące kilometrów od macierzystych [6]. Zdarza się, że trafiając w miejsce o bardzo korzystnych warunkach do rozwoju, nie mają naturalnych wrogów. Zadomowione rośliny, rozmnażające się w ogromnym tempie i sprawnie rozprzestrzeniające się na nowe siedliska, stają się gatunkami inwazyjnymi [m.in. 5, 7, 9]. 

Miłe złego początki, czyli o introdukcji roślin 

Pierwszym etapem inwazji jest introdukcja, czyli wprowadzenie rośliny na nowy teren [m.in. 5, 6, 7, 9]. Jak pokazują badania, może odbywać się ona na bardzo różne sposoby. 

Podczas introdukcji zamierzonej człowiek rozpoczyna uprawę, realizując swoje własne cele. Te zaś zmieniały się poprzez stulecia – od czysto utylitarnych, poprzez estetyczne, aż po walory poznawcze. I tak inwazyjny azjatycki bożodrzew gruczołkowaty (Ailanthus altissima (Mill.) Swingle) trafił do Europy jako roślina ozdobna, rdestowiec ostrokończysty (Reynoutria japonica Houtt) – miododajna, tatarak zwyczajny (Acorus calamus L.) sprowadzony był ze względu na działanie lecznicze. Z kolekcji dydaktycznej uciekła natomiast cymbalaria bluszczykowata (Cymbalaria muralis P. Gaertn., B. Mey. & Scherb.).

Introdukcja może być również niezamierzona, nazywana jest wtedy zawleczeniem [5, 6, 7, 9]. Diaspory transportowane są w zakamarkach konstrukcji pojazdów, zasysane są wraz z powietrzem przez pędzące samochody i pociągi, osypują się z przewożonych lądem i drogami wodnymi towarów. Stąd też pobocza dróg i torowiska stanowią częste korytarze migracji. Duże nagromadzenie antropofitów obserwowane jest również na dworcach, stacjach przeładunkowych, w portach i składowiskach balastu. Uciekinierzy pojawiają się także wokół młynów, olejarni i zakładów obróbki wełny. Dla przykładu – wraz z transportowanymi towarami pojawiła się w Polsce ambrozja bylicolistna (Ambrosia artemisiifolia L.). Moczarka kanadyjska (Elodea canadensis Michx.) została dla odmiany wylana z kąpielą. Już w XIX wieku trafiła do rzek i jezior bezpośrednio z oczyszczanych upraw akwarystycznych.

Jak pokazują badania, ogromne znaczenie w większości przypadków inwazji biologicznych ma wtórne rozprzestrzenianie się roślin [7]. Gatunki obcego pochodzenia sadzone są masowo na terenach zieleni miejskiej, w uprawach leśnych czy w miejscach rekultywowanych. Szansę na trafienie diaspor na odpowiednie warunki do kiełkowania wzrastają, a spontaniczne wędrówki zaczynają się w wielu miejscach naraz. W ten sposób robinia akacjowa (Robinia pseudacacia L.) zaczęła karierę dopiero po dwóch wiekach od pierwotnej introdukcji, gdy rozpropagowano ją w lasach jako gatunek drewno- i miododajny, wzbogacający glebę i będący pokarmem dla zwierzyny. Również sadzona od początku XVII wieku ozdobna czeremcha amerykańska [Padus serotina (Ehrh.) ­Borkh.] odniosła sukces dopiero po tym, gdy zaczęto ją powszechnie stosować w celu urozmaicenia monokultur sosnowych, rekultywacji wydm, ochrony przed wiatrem i pożarami.

Nieliczni przetrwają, czyli o pokonywaniu barier klimatycznych i biologicznych

Tysiące gatunków przedostało się dzięki człowiekowi poza granice swego zasięgu, mimo to tylko nieliczne z nich zaczęły rozmnażać się z sukcesem w nowych miejscach. Dzieje się tak, ponieważ napotykały one szereg barier [5, 6, 7]. Pierwszą z nich są odmienne warunki klimatyczne, do których roślina musi się przystosować. Jest to możliwe wyłącznie, gdy różnice są niewielkie. Stąd też rośliny tropikalne nie zawojują strefy umiarkowanej i odwrotnie, te europejskie nie stanowią zagrożenia dla lasów równikowych. Drugim sitem ograniczającym są czynniki biologiczne – głównie konkurencja, najsilniejsza w siedliskach najmniej przekształconych. Z tego powodu znamienita większość antropofitów to efemerofity – spotykane na pojedynczych, mało licznych i często zanikających stanowiskach. Tylko około dziesiąta część przybyszów zadomawia się w sposób trwały. Najczęściej zajmują one wyłącznie obszary najbardziej zmienione przez człowieka, znacznie rzadziej wkraczają na siedliska naturalne. Pierwsze z nich biolodzy nazywają epekofitami, drugie agriofitami. 

Ze względu na powyższe zależności centrami rozprzestrzeniania się gatunków obcego pochodzenia stają się mocno zmienione i bogate w nasadzenia miasta [4]. Duże bogactwo antropofitów obserwuje się też często na intensywnie użytkowanych pastwiskach i w uprawach, na terenach przemysłowych i kolejowych [6, 7]. Zwykle proces zajmowania coraz mniej zmienionych siedlisk jest wieloetapowy i trwa latami. Faza oczekiwania między początkiem ekspansji, a jej gwałtownym nasileniem wynosi w Europie Środkowej średnio 150–180 lat [7], 
później jednak inwazja może nabrać ogromnego tempa i przebiegać na zaskakująco dużym obszarze. Podobnie dzieje się na innych kontynentach – na przykład krzew Mimosa pigra opanował australijskie zbiorowiska naturalne dopiero po stu latach od introdukcji [6]. 

W efekcie tych zależności we florze Polski spośród około tysiąca antropofitów tylko 66 kolonizuje tereny półnaturalne i naturalne, a 33 wyraźnie je preferuje [9]. W Niemczech w mało przekształconych zbiorowiskach zadomowiło się niespełna 3% sadzonych lub zawleczonych gatunków roślin naczyniowych i 1% drzewiastych [7]. 

Czy trzeba walczyć? Czyli oddziaływanie gatunków obcego pochodzenia

Wpływ roślin obcego pochodzenia na środowisko naturalne i życie człowieka jest bardzo różnorodny. W niektórych przypadkach możemy snuć tylko przypuszczenia, w innych zniszczenia są tak ewidentne, że powodujące je gatunki zyskały iście filmowy termin „transformers” (ang. transform – przekształcać) [8].

Ekologia. Antropofity wprowadzają nowe interakcje w ekosystemach i zaburzają ich dotychczasowe funkcjonowanie [m.in. 3, 6, 7, 9]. Zmieniają stopień nasłonecznienia bądź stosunki wodne. Modyfikują walory gleby, wysycając ją związkami azotowymi lub produkując trudno rozkładalną ściółkę. Zmniejszają częstość występowania i produkcję biomasy roślin rodzimych. Przeszkadzają w zamknięciu ich cykli rozwojowych na przykład przez allelopatię czy prozaiczne zajmowanie dostępnej dotychczas przestrzeni. Wypierając je, ograniczają bazę pokarmową dla zwierząt. Dodatkowym zagrożeniem jest możliwość hybrydyzacji z rodzimymi gatunkami [7, 9], co ma miejsce na przykład między uprawianymi odmianami topoli euroamerykańskich i rodzimej topoli czarnej (Populus nigra L.).

Efekt oddziaływania jest szczególnie silny, gdy rośliny inwazyjne stają się dominantem w zbiorowisku. Niestety sytuacja ta zdarza się dość często [9]. Monokultury sosnowe przerastane są przez czeremchę amerykańską, łęgi przez klon jesionolistny (Acer negundo L.), żyzne lasy liściaste przez niecierpka drobnokwiatowego (Impatiens parviflora DC.). Łany nawłoci kanadyjskiej (Solidago canadensis L.) i rdestowców pojawiają się w ziołoroślach i łąkach w korytach wielkich rzek, ich brzegi kolonizuje natomiast kolczurka klapowana (Echinocystis lobata (F. Michx.) Torr. Et A. Gray). Zagrożone są nawet przesuszone torfowiska wysokie, gdzie zaczyna się panoszyć tawuła kutnerowata (Spiraea tomentosa L.).

Poważne problemy dotykają bardzo wielu siedlisk, w tym także tych objętych ochroną w rezerwatach, parkach narodowych i obszarach Natura 2000 [m.in. 6, 9 ]. Najbardziej zagrożona jest grupa ziołorośli górskich i nadrzecznych (kod 6430), muraw kserotermicznych (6210), łęgów wierzbowych, topolowych, olszowych i jesionowych (kod 91E0) oraz świeżych łąk użytkowanych ekstensywnie (6510). Do najbardziej wrażliwych na ekspansję należą specyficzne, mniej ustabilizowane siedliska wodne i nadwodne. Tu przykładem może być europejska kariera moczarki kanadyjskiej (Elodea canadensis Michx) czy historia tropikalnych podbojów hiacynta wodnego (Eichhornia crassipes (Mart.) Solms) i salwinii (Salvinia molesta D. S. Mitchell).

Ekonomia i zdrowie człowieka

W ramach samej tylko Unii Europejskiej straty gospodarcze wynikające z walki z gatunkami inwazyjnymi, a także z zarastania plantacji i stawów hodowlanych, sięgają 12 mld euro rocznie [9]. W innych regionach świata nie jest lepiej. Nie bez przyczyny południowoamerykański hiacynt wodny zwany jest „chwastem miliona dolarów”. Opanowuje on rzeki i ogranicza ich przepustowość oraz uniemożliwia żeglugę, zaburza też funkcjonowanie ekosystemów jeziornych, obniżając zyski z hodowli ryb. Bardzo trudny do wyplenienia rozsadzający korzeniami grunt rdestowiec obniża ceny działek budowlanych. Obcego pochodzenia krzewy powodują straty w lasach gospodarczych, między innymi hamując odnawianie się drzew. Po stronie kosztów produkcji drewna trzeba wtedy doliczyć cenę usuwania krzewów i sadzenia pożądanych gatunków.

Gatunek, który potrafi poradzić sobie z różnorodnymi warunkami siedliskowymi, ma większe szanse na wykiełkowanie niż ten stenotopowy. Okazuje się, że znaczenie może mieć przy tym czas, w jakim roślina podlegała presji selekcyjnej ze strony człowieka.

Wpływ inwazji roślin na zdrowie człowieka jest trudniejszy do oszacowania. Do klasycznych przykładów należy tu silnie uczulająca ambrozja bylicolistna (Ambrosia artemisiifolia L.) oraz grożące poparzeniami barszcz Sosnowskiego i Mantegazziego (Heracleum sosnowskyi Manden., H. mantegazzianum Sommier et Levier). Straty wynikające z przekształcania miejsc użytkowanych rekreacyjnie na przykład przez wędkarzy, biegaczy czy grzybiarzy są jeszcze trudniejsze do skalkulowania. 

Od szczegółu do ogółu, czyli etapy poznawania mechanizmów ekspansji biologicznych

Zanim przystąpi się do otwartej walki, warto rozpoznać przeciwnika. S...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Biologia w Szkole"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy