Что делает вторжение успешным? Что удерживает захватчиков снаружи? Являются ли некоторые географические районы более уязвимыми для вторжения, чем другие?

Морские биологи Смитсоновского института и их коллеги из Университета Темпла проверили прогнозы о биологических вторжениях сначала в Панаме, а затем в эксперименте беспрецедентного географического масштаба. Их результаты опубликованы в сопутствующих статьях в журнале Ecology.

Днем и ночью нефтяные танкеры, яхты и грузовые суда, груженные транспортными контейнерами, курсируют по 80-километровому (50-мильному) водному пути через джунгли Панамы между Атлантическим и Тихим океанами: около 40 судов каждые 24 часа. Но даже несмотря на то, что Канал питается пресноводными реками, которые опорожняются через шлюзы на каждом конце, система, которая обычно не позволяет рыбам и более мелким морским беспозвоночным перепрыгивать из океана в океан, некоторым все же удается пройти, цепляясь за корпуса судов. Другие виды-захватчики прибывают из отдаленных портов, сбрасывая балластную воду, когда суда готовятся к транзиту.

"Панама является крупным транспортным узлом, который предоставляет удивительные возможности для проверки ключевых идей о морских вторжениях, изучая два очень разных океана на одной широте", - сказал Марк Торчин, научный сотрудник Смитсоновского института тропических исследований (STRI). "Я могу проверить участки в океане перед моей лабораторией у входа в канал в Тихом океане, а затем через час отправиться на Атлантическое побережье, чтобы проверить там участки. Где еще в мире вы можете это сделать?"

С тех пор как Канал был открыт в 1914 году, численность населения мира резко возросла с 2 миллиардов до почти 8 миллиардов. И по мере того, как люди перемещаются по земному шару, движутся и другие организмы. Рыбоводы в Соединенных Штатах импортировали карпа из Азии для очистки своих прудов; теперь азиатские карпы проложили себе путь вверх по системе реки Миссисипи в Канаду, попутно разрушая естественную среду обитания птиц и рыб. Аналогичным образом, тростниковые жабы были завезены в Австралию для борьбы с жуками, но из-за того, что там нет естественных хищников, численность жаб резко возросла. Но большинство вторжений являются непреднамеренными, поскольку животные (или вирусы, если уж на то пошло) путешествуют автостопом на лодках или самолетах.

"У нас есть очень практические причины проверить идеи об успехе захватчиков в разных местах, когда мы учимся предсказывать вторжения и управлять ими", - сказала Эми Фристоун, доцент Университета Темпл и научный сотрудник как STRI в Панаме, так и Смитсоновского центра экологических исследований (SERC) в Мэриленде. "С помощью этих парных экспериментальных исследований мы хотели узнать, одинаково ли успешны морские захватчики во всех средах и насколько важно, чтобы хищники держали их в узде."

Сначала команда спросила, являются ли морские захватчики более успешными в одном океанском бассейне по сравнению с другим. Является ли доля неместных видов выше в менее разнообразном Тихом океане по сравнению с более разнообразной Атлантикой, как предсказывает теория? И существует ли асимметричный обмен между океанами в Панаме, когда больше видов завезено из Атлантики в Тихий океан, чем в противоположном направлении?

Чтобы выяснить это, они подвесили панели из ПВХ в качестве мест обитания для колонизации. Панели размером с плитку для внутреннего дворика были помещены в воду в 10 различных местах на каждом конце Панамского канала. Они ждали 3 месяца, пока морские беспозвоночные колонизируют панели. Затем они удалили эти стандартные коллекторы, сфотографировали результаты и идентифицировали виды на панелях, классифицировав их как местные, неродные или виды неизвестного происхождения.

Они обнаружили больше неместных видов в менее разнообразном Тихом океане, где было 18 неместных видов, 30% всех тихоокеанских видов, чем в более разнообразной Атлантике, где было 11 неместных видов, 13% всех атлантических видов. И был более высокий приток захватчиков из Атлантики в Тихий океан, чем наоборот.

По пути они сообщили о 9 новых неродных сидячих беспозвоночных в Тихом океане и 7 в Атлантике, которые ранее были неизвестны в этих районах. Одним из важных вкладов в этот проект стало сотрудничество с Управлением Панамского канала (Autoridad del Canal de Panama, ACP) и Панамским морским управлением (Autoridad Maritima de Panama, AMP) при поддержке Секретариата Панамы по науке и технологиям (SENACYT) для создания онлайн-базы данных под названием Pan-NEMO неместных видов в рамках Национальной информационной системы по экзотическим видам в устьях рек и на море (NEMESIS).

Команда также просмотрела предыдущие научные работы, собрав воедино совокупные данные обо всех неместных морских видах, о которых сообщалось на сегодняшний день в Панаме. Они обнаружили то же самое: в этом районе было зарегистрировано в восемь раз больше неместных видов из Тихого океана, чем из Атлантики.

Затем они искали доказательства концепции, называемой биотической устойчивостью, идеи о том, что в условиях биологической среды захватчикам труднее закрепиться, потому что им приходится конкурировать с местными жителями и выживать бок о бок с местными хищниками. Чтобы проверить влияние хищников, они сравнили панели в клетках и без клеток в двух сопутствующих исследованиях. Они подвесили открытые панели, панели с сетчатыми клетками, чтобы не подпускать хищников, и панели с сеткой по бокам, но открытые с одного конца в 3 местах на океан, подождали три месяца, а затем идентифицировали беспозвоночных и взвесили их.

Хищничество существенно сократило биомассу и изменило видовой состав неместных видов в Тихом океане, но не на атлантическом побережье. Некоторые из доминирующих неместных видов были особенно восприимчивы к хищничеству в Тихом океане, что подтверждает гипотезу о том, что хищничество уменьшает численность некоторых неместных видов.

Основываясь на результатах панамских экспериментов, исследовательская группа получила финансирование от Национального научного фонда США, чтобы также проверить идею о том, что хищничество становится сильнее, чем ближе вы приближаетесь к экватору, и выяснить, как оно влияет на сообщества морских беспозвоночных. Для этого они выпустили ПВХ-панели с клетками и без них на 12 площадках в 4 регионах: субарктический, Кетчикан, Аляска; умеренный климат, Сан-Франциско, Калифорния; субтропический Ла-Пас, Мексика и тропический Панама-Сити, Панама.

"Эти проекты не только предоставляют интересные данные,-сказала Кармен Шледер, научный руководитель лаборатории Торчина и соавтор обоих исследований, - но и дают большой опыт работы в течение длительных периодов времени в различных средах с сотрудниками из разных культурных слоев. Я горжусь тем, что являюсь частью разнообразной основной команды, в которую входит много женщин: возможность работать с вдохновляющими коллегами и учиться у них-неотъемлемая часть науки. "

Результаты второго эксперимента показали, что действительно, хищники ближе к экватору были более разнообразными, уровень хищничества был выше, хищники были крупнее и они проводили больше времени, взаимодействуя со своей добычей. Хищничество-гораздо более важная сила в тропиках, чем дальше на север. В тропиках воздействие хищников было очевидным: они уменьшили биомассу на пластинах и изменили состав организмов. На Севере этого не произошло. Сообщества морских беспозвоночных сильнее страдают от хищников в тропиках.

"Мы показываем, что хищники являются важнейшим компонентом этих морских экосистем, особенно в тропиках, и могут ограничить обилие интродуцированных видов", - сказал Фристоун. "Защитите хищников—то есть защитите эти разнообразные среды—и вы защитите мировой океан от вторжений видов, которые могут радикально изменить баланс морских экосистем."

"Здоровые экосистемы сопротивляются вторжениям", - сказал Грегори Руис из Смитсоновского центра экологических исследований (SERC). "Наряду с глобальными усилиями по сокращению переноса организмов с судов сохранение местных популяций хищников играет решающую роль в обеспечении биобезопасности для предотвращения новых вторжений."

ИСТОЧНИК