Геоэкологическая оценка инвазий чужеродных видов

Оценка экологических ситуаций, разрабатываемая в геоэкологии, охватывает различные региональные и глобальные экологические проблемы: химическое загрязнение атмосферы, истощение природных ресурсов, деградация почв, снижение биологического разнообразия и т.д. (Кочуров, 1997, 2003; Егоренков, Кочуров, 2005). В тоже время, мало внимания уделяется такой важной экологической проблеме как инвазии чужеродных видов растений и животных.

Внедрение (инвазия) агрессивных чужеродных видов настоящее время ведет к существенным потерям биологического разнообразия, может наносить значительный экономический ущерб и даже представлять опасность для здоровья людей. Число крупных экологических катастроф, вызванных инвазиями чужеродных видов, постоянно растет. Пока еще не существует универсальных способов остановить агрессивные виды (Виноградова и др., 2009).

Так, например, водяной гиацинт (Eichhornia crassipes) считает одним из наиболее опасных инвазивных видов растений (Kateregga, Sterner, 2007; Villamagna, Murphy, 2010). Родина это водного растения – Южная Америка (Амазония). Водяной гиацинт или эйхорния характеризуется быстрым ростом, способен мигрировать на большие расстояния, имеет высокую продуктивность (1 растений дает более 3000 семян в год) и может существовать в широком диапазоне экологических условий. Семена сохраняют всхожесть в течение 20 лет. Заселяет прибрежные области, мелководья. Успешное вторжение гиацинта в Африку объясняется отсутствием здесь естественных врагов. Впервые он был зарегистрирован в Зимбабве в 1937 году, затем в Мозамбике в 1946 году. В конце 20 века распространился на крупных озерах – Танганьика и Виктория. Сейчас практически все крупные реки и озера Африки испытывают нашествие этого южноамериканского вида.  Инвазия этого растения в Африке наносит ущерб в десятки миллионов долларов в год. В Европе водяной гиацинт отмечен на Азорских островах и на Корсике. Единично – в Бельгии, Чехии, Венгрии, Нидерландах, Румынии. Серьезный риск инвазии водного гиацинта – в Испании и Португалии. В Азии водяной гиацинт захватил Меконг, Брахмапутру и другие реки. Вызвал серьезные экологические и социально-экономические проблемы в южном Китае. В Северной Америке гиацинт является серьезной проблемой в Мексике, в Калифорнии (дельта реки Сан-Хоакин).

Еще один пример – Reynoutria japonica Houtt. – многолетнее травянистое растение с мощным подземных корневищем и многочисленными стеблями, высотой 1-3 м. Размножается как вегетативно, так и семенами. Отличается скоростью роста: в благоприятных условиях может расти со скоростью 10-30 см в сутки. Данный вид негативно воздействует на другие растения, создавая плотные заросли и затенение. Местные виды в таких зарослях отсутствуют, т.е. резко снижается флористическое разнообразие. В городах Reynoutria japonica  может разрушать асфальтовое покрытие, повреждать фундаменты и легкие постройки, гидротехнические сооружения. Так, заросли Reynoutria japonica  на строительной площадке увеличивает стоимость подготовки к строительству на 10%. Так, при строительстве автомобильной площадки крупный супермаркет потратил 600 тыс. долларов на уничтожение зарослей Reynoutria japonica  (цит. по Виноградова и др. 2009).

Имеются примеры того, как вторжение чужеродных видов вызывало преображение целых ландшафтов (Шварц, 2004). Так, интродукции кустарника Myrica faya Ait. на Гавайские острова (Vitousek, Walker, 1989) привело к нарушению возобновления месных лесов. Кустарник, обладающий, в отличие от местных видов, азотофиксирующими способностями, занял поврежденные при извержениях вулканов участки сезонно-влажных и дождевых лесов. Жизнедеятельность этого вида вызвала изменения химического состава подстилки и почв. Оказалось¸ что опад Myrica faya негативно воздействует на прорастание семян местных деревьев. Даже уничтожение Myrica faya различными способами не приводит к восстановлению естественного растительного покрова.

На бывших сельскохозяйственных землях северо-востока США отмечены случаи нарушения естественной сукцессии при внедрении чужеродного вида – Celastrus orbiculatus (Fike, Niering, 1999). Как показывают 40 лет наблюдений, сообщество Celastrus orbiculatus нарушило направление сукцессии и вызвало ингибирование лесной растительности. В том же районе за 40 лет сукцессия на заброшенных леса привела к формированию широколиственного леса (Prunus serotina, Pyrus malus, Acer rubrum, Nyssa sylvatica и др.), т.е. растительности близкой к зональной. Этот факт нарушения сукцессии чужеродной для Северной Америки лианой Celastrus orbiculatus приводят для иллюстрации модели ингибирования сукцессии Connell & Slatyer (1977).

Инвазия Bromus tectorum L. в травяные экосистемы на территории штата Орегон приводит к росту пожароопасности и формированию «пожарного цикла, тем самым нарушая восстановление естественного растительного покрова (Davies, Nafus, 2013).

Для Беларуси является актуальным агрессивное вторжение таких видов-трансформеров, как  Solidago canadensis L. и Ambrosia artemisiifolia L.

Solidago canadensis L. – многолетнее растение (корневищный гемикриптофит), высотой 70-210 см. Плодовитость – более 10 тысяч семян на одном генеративном побеге. Родина – Северная Америка. В Беларуси появился как декоративное растение в 1950-е гг. Solidago canadensis L. способен преобразовывать природные экосистемы. Предполагается, что корни золотарника вырабатывают вещества, которые подавляют рост других растений. Плохо поедается домашними животными. Полученные результаты позволят утверждать, что в условиях широколиственно-лесной зоны внедрение Solidago canadensis L. в сообщества начальных стадий восстановительной сукцессии на заброшенных сельскохозяйственных угодьях может вызвать ее ингибирование.

Ambrosia artemisiifolia L. – однолетнее растение (терофит) высотой 20-150 см и со стержневым корнем, проникающим на глубину до 4 м. Плодовитость до 100 тысяч семян с одного растения. Родина – Северная Америка. В настоящее время Ambrosia artemisiifolia L. распространена по всей Евразии (от Европы до Дальнего Востока), в Южной Америке, в Африке, в Австралии. Ambrosia artemisiifolia L. имеет высокую продуктивность и способность к миграции, быстро отрастает после скашивания, устойчива к гербицидам, оказывает значительное воздействие на почвы. Так, амброзия развивает мощную надземную фитомассу и корневую систему, расходует много воды (что приводит к иссушению почвы) и элементов минерального питания (снижается плодородие почвы). Ambrosia artemisiifolia L. наносит значительный ущерб сельскому хозяйству: засоряет все культуры, особенно зерновые и пропашные; на засоренных полях резко падает производительность сельскохозяйственной техники, ухудшается качество полевых работ и затрудняется уборка урожая. Пыльца амброзии вызывает массовые аллергические заболевания органов дыхания и глаз.

Геоэкологическая оценка инвазий чужеродных видов – это оценка негативных изменений в природных и природно-антропогенных системах, вызванных данным процессом.

Чужеродные виды, способные изменять целые экосистемы и даже ландшафты, предложено называть трансформерами.

Чужеродные виды могут воздействовать на: а) человеческое население; б) хозяйство и технические системы; в) на полуприродные и природные системы.

Предлагается следующая классификация воздействий чужеродных видов-трансформеров и их последствий:

1. Воздействие на человеческое население (санитарно-гигиенические последствия):

– поллинозы (Ambrosia artemisiifolia L., Cyclachaena xanthiifolia (Nutt.) Fresen.)

– ожоги кожных покровов (Heracleum sosnowskyi Manden)

2. Воздействие на хозяйство и антропогенные системы

– засорение посевов культурных растений, подавление культурных растений – снижение урожайности (Ambrosia artemisiifolia L., Cyclachaena xanthiifolia (Nutt.) Fresen.);

– засорение пастбищ – снижение качества сена и выпасов (Ambrosia artemisiifolia L.);

– перенос заболеваний и вредителей культурных растений – являются хозяевами насекомых, вирусов, нематод (Conyza canadensis (L.) Cronqist, Eichhornia crassipes);

– нарушение функционирования технических систем (Reynoutria japonica Houtt.– разрушение асфальта, повреждение фундаментов зданий; Eichhornia crassipes – гидротехнических систем).

3. Воздействие на полуприродные и природные экосистемы

– снижение видового разнообразия (Reynoutria japonica Houtt., Eichhornia crassipes);

– рост пожароопасности (Bromus tectorum L.);

– подавление и вытеснение местных видов (Heracleum sosnowskyi Manden, Cyclachaena xanthiifolia (Nutt.) Fresen., топинамбур, Solidago canadensis L., Solidago gigantea Aiton, Impatiens glandulifera Royle, Acer negundo L.);

– ингибирование восстановительных сукцессий и как следствие изменение типа растительности (Myrica faya Ait., Celastrus orbiculatus).

Можно выделить 4 степени напряженности (остроты) экологической ситуации, связанной с инвазиями чужеродных видов – таблица 1. В баллах оценивается негативное воздействие чужеродных видов на: здоровье населения, сельское хозяйство, технические системы, полуприродных и природные экосистемы.

Предлагается следующая оценка (в баллах):

0 – негативное влияние отсутствует;

1 – слабое влияние (единичные случаи поллинозов, локальное засорение посевов и пастбищ, формирование сообществ видов-трансформеров в рудеральных местообитаниях);

2 – выраженный эффект (повышение частоты поллинозов над фоновым уровнем, снижение урожайности сельскохозяйственных культур, вторжение видов-трансформеров в природные экосистемы);

3 – значительное влияние (массовые поражение населения поллинозами, существенный экономический ущерб, повсеместное распространение видов-трансформеров, их доминирование в различных экосистемах, неблагоприятная смена типов растительности – обезлесивание, опустынивание).

Оценка выполняется в пределах какой-либо территории (ландшафтной или административной территориальной единицы).

 В зависимости от размера территории, имеющейся информации, экономико-географических и физико-географических особенностей количественные критерии оценки могут различаться. Для общего случая можно использовать критерии, указанные в таблице 2.

Опубликовано:

Гусев А.П., Шпилевская Н.С. Геоэкологическая оценка инвазий чужеродных видов // Геаграфiя. – 2017. – №3 (136). – С. 3-7.

Гусев А.П., Шпилевская Н.С. Геоэкологическая оценка инвазий чужеродных видов в природно-антропогенных ландшафтах: методические аспекты // Ландшафтные и геоэкологические исследования природных и антропогенных геосистем: Материалы 2 Международной научно-практической конференции (заочной). Памяти профессора Н.И. Дудника. Тамбов: Издательский дом ТГУ им. Г.Р. Державина, 2017. – С. 36-40.