Биологические инвазии

Биологическая инвазия — это процесс проникновения, закрепления (акклиматизации) и последующего распространения чужеродных видов организмов (инвазионных видов) за пределы их естественного ареала, приводящий к нарушению структуры и функционирования природных экосистем, а также наносящий экономический, экологический или медицинский ущерб. Биологические инвазии считаются одной из главных угроз глобальному биоразнообразию наряду с разрушением местообитаний и изменением климата.

История изучения

Хотя люди перемещали виды на новые территории на протяжении тысячелетий, научное осмысление этого явления началось в XIX веке. Чарльз Дарвин в «Происхождении видов» (1859) отмечал, что виды, завезённые на изолированные острова, часто вытесняют местные формы. Термин «инвазия» (от лат. invasio — нападение, вторжение) в экологическом контексте ввёл британский эколог Чарльз Элтон в 1958 году в книге «Экология инвазий животных и растений». Элтон впервые систематизировал данные о том, как чужеродные виды нарушают экологический баланс.

В XX веке, с ростом международной торговли и транспорта, масштабы инвазий резко увеличились. В 1990-е годы была сформирована Глобальная программа по инвазионным видам (GISP). В 2019 году Межправительственная научно-политическая платформа по биоразнообразию и экосистемным услугам (IPBES) опубликовала глобальный доклад, в котором назвала биологические инвазии одной из пяти прямых движущих сил утраты биоразнообразия.

Причины и механизмы инвазий

Пути проникновения

Чужеродные виды попадают в новые регионы двумя основными путями:

• Естественное расселение — происходит редко, в результате изменения климата, геологических событий или переноса ветром/водой. В современном мире этот путь играет незначительную роль по сравнению с антропогенным.
• Антропогенный занос — основной путь. Включает:
• Интродукция — преднамеренный завоз (сельскохозяйственные культуры, декоративные растения, домашние животные, виды для биологического контроля). Например, борщевик Сосновского был завезён в СССР как силосная культура.
• Случайный занос — непреднамеренное перемещение с балластными водами судов (например, гребневик мнемиопсис в Чёрное море), в почве, на шерсти животных, в упаковочных материалах (например, колорадский жук в Европу с картофелем).
• Транспортные коридоры — строительство каналов (Суэцкий канал, Панамский канал) соединяет ранее изолированные биоценозы.

Этапы инвазионного процесса

Процесс внедрения вида в новую экосистему проходит несколько стадий:

1. Занос — попадание диаспор (семян, яиц, личинок) за пределы ареала.
2. Интродукция — выживание особей в новых условиях.
3. Натурализация — формирование самоподдерживающейся популяции, способной к размножению.
4. Экспансия — активное расселение и занятие новых территорий.
5. Инвазия — вид становится доминантом, вытесняя аборигенные виды и изменяя экосистему.

Классификация инвазионных видов

По происхождению

• Чужеродные (адвентивные) виды — виды, появившиеся в регионе в результате деятельности человека.
• Инвазионные виды — чужеродные виды, которые активно распространяются и наносят ущерб.

По таксономическим группам

• Растения (борщевик Сосновского, клён ясенелистный, элодея канадская).
• Беспозвоночные (колорадский жук, гребневик мнемиопсис, азиатский шершень).
• Рыбы (ротан-головешка, бычок-кругляк, пиранья в водоёмах Юга России).
• Млекопитающие (серая крыса, домовая мышь, ондатра, енотовидная собака).
• Птицы (розовый скворец, кольчатая горлица).
• Микроорганизмы (возбудители болезней, например, фитофтороз).

По степени воздействия

• Трансформеры — виды, кардинально меняющие среду обитания (например, борщевик Сосновского, образующий монодоминантные заросли).
• Конкуренты — вытесняющие аборигенные виды за ресурсы (например, серая белка в Великобритании).
• Паразиты и хищники — напрямую уничтожающие местные виды (например, бурая бойга на острове Гуам).

Экологические и экономические последствия

Экологические последствия

• Вытеснение аборигенных видов — инвазионные виды часто обладают более высокой конкурентоспособностью, отсутствием естественных врагов и высокой плодовитостью.
• Гибридизация — скрещивание с местными видами, ведущее к генетическому загрязнению и исчезновению чистых популяций.
• Изменение структуры экосистем — например, вселение моллюска-дрейссены в Великие озёра США привело к изменению круговорота фосфора и воды.
• Нарушение пищевых цепей — исчезновение ключевых видов или появление новых хищников.
• Распространение болезней — инвазионные виды часто являются переносчиками патогенов, к которым у местных видов нет иммунитета.

Экономические последствия

Ущерб от биологических инвазий исчисляется миллиардами долларов ежегодно. Основные статьи расходов:

• Сельское хозяйство — борьба с сорняками (борщевик, амброзия) и вредителями (колорадский жук).
• Лесное хозяйство — гибель деревьев от инвазионных насекомых (например, уссурийский полиграф в Сибири).
• Водное хозяйство — обрастание судов и гидротехнических сооружений (дрейссена), забивание водозаборов.
• Здравоохранение — лечение заболеваний, переносимых инвазионными комарами (лихорадка Западного Нила, малярия).
• Рыболовство — снижение уловов ценных видов из-за вселения хищников или конкурентов.

Примеры известных инвазий

Борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi)

Многолетнее растение, завезённое в СССР в 1940-х годах как силосная культура. После распада СССР культура была заброшена, и борщевик начал агрессивно захватывать залежные земли, обочины дорог и берега рек. Образует монодоминантные заросли высотой до 3-4 метров, вытесняя все другие растения. Сок растения содержит фуранокумарины, вызывающие сильные ожоги при контакте с кожей. В ряде регионов России (Московская, Ленинградская, Новгородская области) реализуются программы по борьбе с борщевиком.

Гребневик мнемиопсис (Mnemiopsis leidyi)

Желетелый организм, случайно занесённый с балластными водами из Атлантического океана в Чёрное море в 1980-х годах. Мнемиопсис — активный хищник, питающийся зоопланктоном. Его массовое размножение привело к резкому сокращению кормовой базы для черноморских рыб (анчоус, хамса, ставрида), что вызвало коллапс рыболовства в регионе в начале 1990-х годов. Ситуация стабилизировалась после случайного заноса другого гребневика — берое, который питается мнемиопсисом.

Колорадский жук (Leptinotarsa decemlineata)

Жук, родиной которого является Северная Америка. В Европу был завезён в 1870-х годах с картофелем. В России впервые обнаружен в 1950-х годах. Жук и его личинки питаются листьями паслёновых культур (картофель, томаты, баклажаны), нанося огромный ущерб сельскому хозяйству. Борьба с колорадским жуком требует постоянного применения инсектицидов и агротехнических мер.

Методы контроля и борьбы

Профилактика

Наиболее эффективный и дешёвый метод — предотвращение заноса. Включает:

• Карантинные меры (досмотр грузов, фитосанитарный контроль).
• Обработка балластных вод судов.
• Информирование населения о рисках (например, о запрете выпуска аквариумных растений и животных в водоёмы).

Механические методы

• Скашивание, выкашивание, вырывание растений (борщевик).
• Отлов животных (капканы, сети).
• Уничтожение кладок яиц.

Химические методы

• Применение гербицидов (против борщевика, амброзии) и инсектицидов (против колорадского жука).
• Ограничения: токсичность для нецелевых видов, загрязнение среды, развитие устойчивости.

Биологические методы

• Использование естественных врагов инвазионного вида (хищников, паразитов, патогенов). Например, завоз гребневика берое для борьбы с мнемиопсисом в Чёрном море.
• Риск: введение нового вида может привести к ещё одной инвазии.

Комплексные меры

Наиболее эффективны программы, сочетающие несколько методов, а также экологическая реставрация нарушенных территорий (высадка аборигенных видов).

Законодательство и международное сотрудничество

В России правовое регулирование биологических инвазий осуществляется в рамках:

• Федерального закона «Об охране окружающей среды» (ст. 60 — запрет на интродукцию чужеродных видов без разрешения).
• Федерального закона «О карантине растений» (№ 206-ФЗ).
• Постановлений Правительства РФ, устанавливающих перечни карантинных объектов.

На международном уровне действуют:

• Конвенция о биологическом разнообразии (КБР, 1992) — требует от стран предотвращать интродукцию и контролировать чужеродные виды.
• Международная конвенция по контролю и управлению судовыми балластными водами и осадками (2004).
• Глобальная программа по инвазионным видам (GISP).

Интересные факты

• Около 40% всех вымираний видов животных за последние 400 лет связаны с биологическими инвазиями.
• Ежегодно в мире фиксируется около 200 новых случаев инвазий чужеродных видов.
• Наиболее уязвимы для инвазий островные экосистемы (например, Гавайи, Новая Зеландия, Мадагаскар), где эволюция шла в изоляции.
• В России насчитывается более 1000 видов чужеродных растений, из которых около 300 считаются инвазионными.

Источники

1. Элтон Ч. Экология инвазий животных и растений. — М.: Издательство иностранной литературы, 1960.
2. Доклад IPBES «Глобальная оценка биоразнообразия и экосистемных услуг» (2019).
3. Виноградова Ю. К., Майоров С. Р., Хорун Л. В. Чёрная книга флоры Средней России. — М.: Товарищество научных изданий КМК, 2010.
4. Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 № 7-ФЗ.
5. Бригада Ф. Глобальная программа по инвазионным видам (GISP). — Кейптаун, 2000.