Kevin A. Hughes (1) *, Katarzyna J. Chwedorzewska (2), Luis R. Pertierra (3) and Justine D. Shaw (4)
Биоразнообразие и экосистемы Антарктики находятся под угрозой вследствие интродукции неместных видов. В настоящее время наиболее заселёнными территориями являются Антарктический полуостров и прибрежные острова. Вторжение неместных видов, вероятно, будет возрастать, чему благоприятствует изменение климата и расширение человеческой деятельности в районе. Несмотря на успешное искоренение неместных растений, уже начался рост распространения укоренившихся неместных беспозвоночных видов по Антарктике, при этом их воздействие на местные организмы и среду их обитания в большей степени неизвестно. Дальнейшие научные исследования могли бы стать полезным инструментом для исследования методик отслеживания и обнаружения, скорости и степени интродукции микроорганизмов и морских животных, скорости переноса местных и неместных видов между экологическими районами Антарктики, а также для разработки оптимальных методов предупреждения интродукции и основательного искоренения неместных видов.
Рисунок 1. Карта района Антарктического полуострова, на которой отображено распределение известных неместных видов, к числу которых относятся беспозвоночные, так как известные интродуцированные растения были ранее искоренены (для получения более подробной информации см. «Источники»). Тем не менее, сохраняющийся длительное время запас семян в почвах Антарктики может по-прежнему представлять угрозу даже после искоренения растений.
Инвазивные неместные виды вызвали значительные негативные последствия для биоразнообразия, а также структуры и функций экосистем во многих районах Земли. На этом фоне в Антарктике имеется относительно немного известных укоренившихся наземных неместных видов, в основном ограниченных цветущими растениями и беспозвоночными (рис. 1 и 2; 1-3). Несмотря на это, немногочисленные мониторинговые исследования, проведённые на настоящий момент, углубили наше понимание количества неместных видов и ареалов их распространения, и, по всей видимости, некоторые интродуцированные виды могут оставаться пока ещё не обнаруженными (4). В Антарктике неместные виды были обнаружены в основном вблизи научно-исследовательских станций и мест высадки посетителей, наводя на мысль о том, что их наличие, адаптация и обильный рост популяции стали возможны благодаря человеческой деятельности (5,6). Наиболее известные неместные виды Антарктики были обнаружены в районе Антарктического полуострова, но некоторые виды были найдены в других районах Антарктики (рис. 1; 1,3). Такое распределение в значительной степени соответствует районам, которые, как предполагается, наиболее подвержены риску интродукции неместных видов вследствие большого количества посещений национальными операторами и туристами и благоприятных климатических условий (5). Например, остров Десепшен (Тейля) (Южные Шетландские острова) является одним из наиболее часто посещаемых мест в Антарктике, а также наиболее заселённым девятью известными неместными видами беспозвоночных (3,5,7,8).
Рисунок 2. [A] Растение Nassauvia magellanica, удалённое с острова Десепшен (Тейля) в январе 2010 г. (фото: К. А. Хьюз (K. A. Hughes)). [B] Власоус пятнистокрылый (Trichocera maculipennis), был обнаружен в канализационной системе станции Артигас (остров Кинг-Джордж (Ватерлоо), Южные Шетландские острова) в 2006/07 г. (фото: О. Волонтерио (O. Volonterio). [C] Неместное горшечное растение на окне антарктической научно-исследовательской станции (остров Кинг-Джордж (Ватерлоо)) (фото: К. А. Хьюз (K. A. Hughes)). [D] Трава Poa annua на острове Десепшен (Тейля), которая была впоследствии удалена (фото: М. Молина-Монтенегро (M. Molina-Montenegro). [E] Трава Poa pratensis на мысе Сьерва, Антарктический полуостров, где она была впервые интродуцирована во время экспериментов по пересадке в 1954/55 г. и удалена в 2015 г. (фото: Л. Р. Пертиерра (L. R. Pertierra). [F] Неантарктическая почва, непреднамеренно перенесённая на научную станцию Ротера, Антарктический полуостров, на колёсах автомобиля (фото: К. А. Хьюз (K. A. Hughes)). [G] Обрастание корпуса судов — маршрут интродукции неместных морских видов в Антарктику (фото: К. А. Хьюз (K. A. Hughes)). (H) Бескрылый комар-звонец Eretmoptera murphyi, интродуцированный на остров Сигни, Южные Оркнейские острова, с острова Южная Георгия (фото: П. Бактраут (P. Bucktrout). [I] Морской слон (Mirounga leonina), лежащий в дренажном канале под сбросным устройством установки очистки сточных вод на научно-исследовательской станции Ротера. Хотя сточные воды подвергаются очистке, микробиологические нагрузки всё-таки могут быть высокими, в зависимости от эффективности и эксплуатационных характеристик установки очистки сточных вод. Последствия поедания сточных веществ морскими млекопитающими и орнитофауной Антарктики практически неизвестны [фото: К. А. Хьюз (K. A. Hughes)]
С момента подписания Протокола по охране окружающей среды большинство неместных видов было интродуцировано случайно при ввозе груза, свежих продуктов питания, одежды и личных вещей (1,2,5,9,10). В результате генетических исследований неместной травы Poa annua (мятлик однолетний) с острова Кинг-Джордж (Ватерлоо) (Южные Шетландские острова) было установлено, что интродукция этого растения происходила многократно, как из европейских, так и из североамериканских источников (11). Некоторые неместные виды колонизировали здания и гидропонные объекты антарктической станции (1,12), например, насекомые по-прежнему присутствуют в некоторых канализационных системах станции, несмотря на попытки их искоренения, и могут рассеяться, укореняясь в местной окружающей среде (3,7).
Изменение климата и следы человеческой деятельности
По мере изменения климата и расширения территории человеческой деятельности для всей Антарктики возникает повышенная опасность вторжения неместных видов (5,13). Изменение климата может увеличить площадь свободной ото льда территории, привести к созданию более благоприятных условий окружающей среды для новых интродукций, а также повышению вероятности размножения адаптировавшихся неместных популяций и их способности конкурировать с местными видами (2,4,13,14). Путешествуя между регионами Антарктики, человек может переносить существующие неместные виды в другие районы Антарктики (4). Например, исследования показали, что бескрылые комары-звонцы (Eretmoptera murphyi), случайно занесённые на остров Сигни (Южные Оркнейские острова), могут выживать и завершать свой жизненный цикл на Антарктическом полуострове на расстоянии примерно на 750 км южнее места интродукции (15). Кроме того, в процессе человеческой деятельности местные антарктические виды могут быть перенесены в районы Антарктики, где они не были обнаружены в естественной среде, что может нарушить сформировавшиеся экосистемы и привести к гомогенизации биоты (2).
Биологические характеристики и воздействие неместных видов
Биологические характеристики некоторых инвазивных видов позволяют им выживать в самых разнообразных условиях окружающей среды, что может способствовать быстрому росту их распространения в Антарктике (1,5,15,16). Среди сосудистых растений трава Poa annua отличается высоким уровнем инвазивности во многих других частях света и потенциально может стать инвазивной в Антарктике (1,4,6,13). Poa annua была обнаружена в шести местах на Антарктическом полуострове и на Южных Шетландских островах, при этом её популяции были успешно удалены на всех участках, однако семена и другие пропагулы всё ещё могут оставаться (4,6,17). На острове Кинг-Джордж (Ватерлоо) она распространилась из района первоначальной интродукции вокруг исследовательской станции в местную экосистему (4,17). Успешный процесс распространения колоний этого вида может отчасти быть объяснён множеством присущих ему репродуктивных стратегий, а также широкими возможностями приспосабливания в различных климатических условиях (16). Нарушение почвы может повысить обильный рост популяции и жизнеспособность семян P. annua, однако неместные виды растений (6) и P. annua могут оказать негативное воздействие на местные виды растений (4). Расширение территории интродукции травы Poa pratensis происходило за счёт местных сосудистых растений и бриофитов до её искоренения, а её густая корневая система оказала значительное воздействие на плотность распространения почвенных беспозвоночных (16).
Среди мельчайших беспозвоночных Hypogastrura viatica является наиболее распространившимся в Антарктике неместным видом ногохвостки (Collembola), который был обнаружен в пяти местах Антарктического полуострова, в том числе в популярных местах посещения (3,8). Предпочитая нарушенные поверхности грунта, эти виды могут вытеснить местные виды (8). Впервые обнаруженный на острове Десепшен (Тейля) в 1949 году, данный вид встречается там в количестве более 5500 особей на литр почвы, а его воздействие на местные виды пока неизвестно.
Что касается насекомых, то на острове Сигни личинки комаров-звонцов Eretmoptera murphi способны перерабатывать почвенные питательные вещества до девяти раз быстрее, чем местные популяции беспозвоночных и, в случае размножения, могут изменить наземные среды обитания на полуострове (15). Этот вид медленно распространяется в локальных пределах, однако территория его распространения ограничена островом Сигни. На этом фоне мошки Trichocera maculipennis быстро колонизировали установки очистки сточных вод нескольких станций на острове Кинг-Джордж (Ватерлоо), однако их способность репродукции в естественных условиях окружающей среды ещё не подтверждена (19).
Меры по управлению
Оценка риска интродукции инвазивных видов, распространённых по всему миру, и видов, которые уже колонизировали обширную территорию Антарктики, свидетельствует о том, что климатические барьеры, препятствующие укоренению неместных видов, будут ослабевать по мере дальнейшего повышения температуры в этом регионе. Использование методов оценки риска может обеспечить информационную поддержку в части целевого контроля путей интродукции и участков, которые подвержены максимальному риску укоренения инвазивных видов (8,13).
Разграничение новых интродукций неместных видов в результате человеческой деятельности (неместные виды) и интродукций, переносимых ветром, океанскими течениями или дикими животными (естественные колонисты), может быть затруднительным (7). Например, было невозможно однозначно удостовериться в том, произошла ли интродукция южноамериканской астры Nassauvia magellanica на острове Десепшен (Тейля) вследствие человеческой деятельности или естественным образом (7). Если использовать острова субантарктического пояса в качестве модельных систем для изучения скорости естественной колонизации неместными видами, вероятность того, что два новых вида достигнут Антарктики естественным путём и укоренятся в этих временных рамках, очень низка. Правильная дифференциация важна для последующего управления, так как согласно Протоколу неместные виды подлежат уничтожению (7). В районе действия Договора об Антарктике были удалены несколько неместных растений (3,4,7,16), однако уничтожение оставшихся пропагул остаётся довольно сложной технической задачей в долгосрочной перспективе. На этом фоне не производилось никаких попыток уничтожения неместных беспозвоночных, присутствующих в естественной среде, однако некоторые из них были уничтожены на антарктических станциях и гидропонных объектах (12).
Распространение неместных беспозвоночных может быть минимизировано эффективными методами контроля. В случае с мошками Trichocera maculipennis на острове Кинг-Джордж (Ватерлоо) дальнейшее распространение можно предотвратить скоординированными действиями, при этом проводятся исследования целесообразных методов искоренения.
Интродукция в морской среде
Об уровнях интродукции неместных видов в антарктической морской среде известно немного (1). Однако неместные виды могут ввозиться в балластной воде или на корпусах судов (1,20). Несмотря на то что истирание корпуса о морской лёд может быть эффективным способом удаления случайно попавших на него видов, морские организмы могут сохраняться в кингстонных коробках судов (21), в заборных отверстиях водоприёмников в корпусе, что повышает риск интродукции в морской среде (22).