18.12.2024 Nepůvodní druhy a biologické invaze Nepůvodní druh • druh, který se v dané oblasti nevyskytoval během posledních 10 tisíc let; archeofyty, neofyty (po 15. stol.) • nepůvodní druhy nemusí být invazní!!! • introdukovaný, exotický, zavlečený • [alien, introduced, non-native .... invasive] 1. náhodný výskyt (bez reprodukce) [zavlečený] 2. trvalý výskyt (reprodukce, ale malá populace, která neexpanduje) [naturalizovaný] 3. invaze (zvyšování abundance a plošné šíření) [invazní] 4. post-invazní výskyt (stabilizován, plošně rozšířen, začleněn do ekosystému) Invasion stages Introdukce - Establishment Trvalý výskyt Fail Establish spread Plošné šíření impaa Ekologický dopad Osnova: biologie invazí 1. Transport a šíření [transport and dispersal] 2. Přežití, založení stabilní populace [establishment] 3. Invaze [persistence and spread] PRAKTICKÉ ASPEKTY • Dopady nepůvodních druhů • Management nepůvodních populací TEORETICKÉ ASPEKTY • Evoluční změny v nepůvodních populacích • „Přírodní experimenty" Terminologie Invaze - proces šíření Invazibilita - náchylnost či odolnost společenstva či území vůči invazím Invadovanost - míra ovlivnění společenstva či území nepůvodními druhy Invazivnost - schopnost taxonu invadovat v nepůvodních oblastech Způsoby introdukce 1. zavlečení s osadníky (úmyslné vysazení jako potrava nebo lovná zvěř, případně vzpomínka na domov) 2. nechtěný únik z chovů, zplanění zemědělských plodin 3. náhodný, nechtěný transport a. synantropní druhy (krysa, paraziti) b. semena plevelů společně s plodinami c. import živočichů v půdě sazenic, balastní vodě, komáři v letadlech... 4. úmyslný dovoz parazitů či predátorů pro boj s invazními druhy 5. disperze novým koridorem (Panamský a Suezský průplav) 6 1 18.12.2024 Pravidlo 10 Invasion stages -Transport Introdukce - Establishment Trvalý výskyt Fail Establish spread Plošné šíření impaa Ekologický dopad Citlivost ostrovních ekosystémů 1 .existence nenaplněných nik 2. absence adaptace ostrovní fauny na predátory (nelétavost, ztráta plachosti, bezbrannost proti okusu) 3. absence predátorů invazního druhu (králík v Austrálii) 4. malé populace 5. případně vysoká specializace (v konečné fázi taxon cycle) 10 PN 3. Invaze, invazní druh 1. nepůvodní druh, který se rychle šíří (velikost areálu i populační hustota) 2. vliv na populace původních druhů 3. naruší ustálené vztahy (koevoluce s predátory, parazity, komensály, mutualisty, přeměna biotopu...) - neloven místními predátory - predátor místních (původních) druhů - jeho populační dynamika není udržována v rovnováze parazity - přenašeč parazitů původních druhů nebo jejich nákaza novými chorobami - vliv na důležitou složku ekosystému (stínění, pH půdy, produkce toxických látek) 11 12 2 18.12.2024 Historický pohled • náhlá invaze nepůvodní fauny v minulosti vzácná • vznik Pangey • Great American Interchange (3 mya) - výměna fauny mezi Severní a Jižní Amerikou • kolize Indie s asijským kontinentem • od konce 15. století objevitelské cesty Evropanů • nynější společenstva úplně jiná než před 500 lety (antropocén, homogocén) • zoogeografické členění platí pro původní druhy... 15 Množství invazních druhů 16 3 18.12.2024 Invázni rostliny bolševník velkolepý netýkavka žlaznatá křídlatka japonská trnovník akát pěnišník Rhododendron v Británii a Irsku blahovičník Eucalyptus po celém světě borovice v Andách Melaleuca v USA 19 Nejčastěji introdukované taxony ■ nenáhodný výběr (šelmy 19% a sudokopytníci 31% introdukovaných, ale jinak jen 7%) • králík, kočka, krysy (R. rattus, R. exulans) a potkani (R. norvegicus), myš domácí, domácí zvířata (prasata, dobytek, ovce, psi) • ptáci: 771 introdukcí 212 druhů 46 čeledí; nejvíce vrubozobí, hrabaví, měkkozobí, papoušci ■ časté také introdukce sladkovodních ryb (rybářství, boj proti komárům) - Oreochromis, Oncorhynchus, Ictalurus, Carassius, Gambusia, Poecilia reticulata, 20 Taxonomické zastoupení Naturalisation: to* Research: high Mammals^ Fishes Naturálií a t ion hitjN Research: high /* Plante Crustaceans ** Molluscs,-' ^ ......................... J '"5S **'* ♦Birds « a f,' Amphibians an< ,* Bryophytes ll_*_._ Other invertebrates reptiles NaturalsatĽri: hiql Research: low ji (number of naturalized species in Europe) Geografické zastoupení 1 i E Europe 49% Research: high America S5% ^" Asia 26% S Naturalization: low Research: low • Australasia 13% * Oceanic islands 9% Naturalization: high Research: low lusiralasia, oceanic islands) are leaa le global pool of naturalized plant spe Number ot naturalized species in the region neology. Tha number ot plant species studied in regions ot tne world (n =39s) is related to the tc tensi vely researched, in terms of species addressed in oase studies, than would be expected from cies; those abow the line (Amenca and Europe! are studied more intensively than expected. Resea cies from these regions. The percentage ot studied species among those naturalized is indicated n 21 22 Odkud kam • nejvíce introdukcí na plochu: Austrálie, početně: Palearktos • hlavně ovšem oceánské ostrovy (60% introdukcí ptáků a savců) • vliv kolonizace ostrovů a kontinentů (britské kolonie) odkud kam • Eurasie (P+O) 56/27 88/38 savci/ptáci • Nearktická 34/60 30/15 • Neotropická 15/10 15/6 • Etiópska 10/18 8/6 • Australská 27/27 26/40 Měli bychom studovat invaze jinde? i 1 50 26 IsI.t Hawaii ■ Number of specte* Africa: South \Š A? Figure 3. Geographical structure o 23 24 4 18.12.2024 Pred i kto ry invaze propagule pressure - čím více nepůvodních výsadků, tím větší pravděpodobnost uchycení - počet jedinců + počet "dávek" - genetická variabilita? (celkově + jednotlivé výsadky) - větší statistická pravděpodobnost? Evropští ptáci na Novém Zélandu (tmavě - úspěšná kolonizace) Ilustrativní příklady 25 26 Ptáci na Havajských ostrovech dnes 95 druhů, 57 původních a 38 introdukovaných 14 původních vymřelo 94 vysazeno, 53 druhů alespoň dočasně H. kolonizovalo lovné druhy a „pěkné" druhy Sev. Amerika: křepel kalifornský, drozdec mnohohlasý Asie: majna obecná, hrdlička kropenatá Eurasie: vrabec domácí, I skřivan luční, bažant obecný J. Am.: kardinál zelený 27 28 Nový Zéland • Savci: - původně jen dva druhy netopýrů - introdukováno 26 druhů savců z 11 čeledí • Ptáci: - původních 39 druhů z 19 čeledí - introdukováno 26 druhů ptáků z 13 čeledí Zdroj introdukcí: - Austrálie - Polynésie - Asie - Evropa - Severní Amerika 6/2 ptáci/savci 0/2 3/4 16/15 1/3 ** H ^« -4- ^ tí y v Případ bojgy hnědé • původně Šalamounovy ostrovy, zavlečena na Guam v 50. letech • populační exploze až na 5 000 jed./km2 • extinkce 9 z 13 (6/11) ptačích druhů • neustálé přerušování dodávek proudu 29 30 5 18.12.2024 Zásadní zjednodušení mezidruhových vztahů Případ včely medonosné evropský (A. m. lingustica) a africký (A. m. scutellata) poddruh evropský poddruh „chovatelnější" africký druh schopen přežít tropické klima experimentální křížení v Brazílii, únik (1956/57), šíření kříženců (agresivní jako africký poddruh) až do Severní Ameriky 31 32 Introdukce konkurentů původní fauny ■ veverka obecná vs veverka popelavá v Británii • kompetice a zavlečení infekce, v. obecná přežívá jen v izolovaných populacích • výskyt v. popelavé také v Itálii a Rakousku Introdukce patogenu Hawaiian honeycreepers ■ ptačí malárie s fatálními následky pro havajské šatovníky • nyní přežívají v horských lesích 34 Introdukce vrcholového predátora probal nilský (Lates niloticus) predace původní ichtyofauny ve Viktóriine jezeře extinkce mnoha desítek druhů změny v celém ekosystému (nelze sušit na slunci, uzení, kácení lesů, eroze) výsledkem změna trofie jezera, nyní navíc zarůstání tokozelkou nyní stabilizace? Narušení potravních vztahů • slavíčka mnohotvárná Dreissena polymorpha • původní v Kaspickém moři, planktonní larvy • nejprve invaze v Evropě (lodní doprava) • koncem 80. let s balastní vodou do Erijského jezera • za 10 let celý systém Great Lakes a řeka Mississippi • nyní až 400 tis. jed./m2 • dokonalý filtrátor, změny v celém ekosystému, snížení produkce ryb • hrozí extinkce 140 druhů měkkýšů 35 36 6 18.12.2024 NOT WANTED Zebra Mussel Outlaws Threats to the West - Why Be Concerned? Narušení hostitelsko-parazitických vztahů • škeblice asijská Sinanodonta woodiana v Evropě • vyvážený vztah mezi hořavkou duh. a evropskými mlži • š. asijská: koevoluce s mnoha druhy hořavek v Asii • hořavka klade jikry do S. woodiana, ale mortalita 100% • vliv na původní druhy malakofauny (kompetice) + vliv na koevolvované partnery 37 38 7 18.12.2024 Je třeba s tím něco dělat? • v mnoha případech se nepůvodní druhy staly nedílnou součástí ekosystémů • nepůvodní druhy často zaujímají niku, která vznikla činností člověka • stará vs. nová divočina Invaze na ostrovech: ostrov Ascension 44 Singapore reservoires Invázni cesty a koridory Historicky - kolonizace území Nyní obchodní trasy Liniové na kontinentech (železnice, silnice) Transportní trasy lodní dopravy (řeky, přístavy) Propojení říčních systémů Globalizace (obchodní cesty, letecká doprava) 45 46 8 18.12.2024 49 51 53 50 52 Souhrn • Nepůvodní druhy • Způsoby introdukce (zavlečení) • Které nepůvodní druhy se stávají invazní? • Vliv invazních druhů na původní - obecně • Invaze v minulosti • Odkud, kam a kdo • Příklady invazí a jejich důsledky ■ Invaze infekcí a parazitů (emergentní nákazy) ■ Praktické dopady 54 9 18.12.2024 Invaze vektorů a patogenů • Emerging infectious diseases • Velice praktická hrozba • Lidské nemoci - komáři (virové infekce), rezervoárová zvířata (mor ve středověku) • Choroby zemědělských plodin • Nemoci domestikovaných zvířat (rinderpest) 55 Constantinople Marseilles. ^^^KľSEM Barcelona Rome 57 Komár tygrovaný, /Aedes albopictus 59 Mor v Evropě • Blechy (pískomilové ve střední Asii -> krysy) • Hedvádbná stezka -> přes Krym a Sicílii do Evropy • První vlna nejdrastičtější • Následné vlny až do 17. stol. . • cca 30% populace Evropy • Celkem více než 100 mil lidí! • Zásadní vliv na evropskou kulturu 56 Mor skotu v Africe • RNA virus (rinderpest), 70-100% mortalita • Zavlečení do Afriky na přelomu 19. a 20. století, Somálsko • Masivní úhyn skotu i divokých zvířat (pakoni, buvoli, žirafy) • Vakcína 1960s, vymýcen 2010 58 60 10 18.12.2024 Impact mechanism Competition Predation Hybridisation Disease transmission Parasitism Poisoning/Toxicity Bio-fouling •- Grazirg/Her □wsing 9. Rooting/Digging 10. Trampling 11. Flammability •— 12. Interaction with other invasive species 63 Impact outcomes Modification of food wt MMitiuro' ot iu eitiy (food, fuel and fibre) Modification Df landst; H ° 64 Hybridizace a introgrese Mezidruhové křížení - vznik hybridů Introgrese části genomu (mezi druhy) Admixture (uvnitř druhu) Vznik hybridního taxonu (Daphnia mendotae x D. galeata) Adaptivní změny, možnost expanze ekologické niky Evoluční změny v nepůvodních populacích Management invazí Amphibians/reptiles Souhrn Nepůvodní druhy Způsoby introdukce (zavlečení) Které nepůvodní druhy se stávají invazní? Vliv invazních druhů na původní - obecně Invaze v minulosti Odkud, kam a kdo Příklady invazí a jejich důsledky Invaze infekcí a parazitů (emergentní nákazy) Praktické dopady 65 66 11 18.12.2024 12