Появление всего одной нелетающей мошки в Антарктиде может оказать огромное влияние на простые наземные экосистемы региона. Исследователи и другие посетители должны быть осторожны, чтобы еще больше не разрушить самый изолированный континент планеты, пишут Джезамин Бартлетт и коллеги
Биолог 66(4) p22-25
Антарктида — наименее доступный континент на планете как для флоры, так и для фауны. Он по-прежнему изолирован от остального мира и, следовательно, от любых потенциальных захватчиков обширными просторами и циркумполярным течением Южного океана, а также сильными западными ветрами Ревущих Сороковых, Яростных Пятидесятых и Кричащих Шестидесятых годов. Они создают барьер на континенте, препятствуя проникновению большого количества биологической жизни по воздуху или морю и колонизации суши.
Виды, которые все-таки прибывают, какими бы способами они ни прибывали, сталкиваются с круглогодичными низкими температурами, коротким летом и пустынными, бесплодными почвами. Тем не менее, древняя и уникальная жизнь сохранялась в Антарктике в течение миллионов лет, начиная с окончательного распада суперконтинента Гондвана около 30 миллионов лет назад.
На самом деле, вопреки распространенному мнению, Антарктида — это разнообразный континент с 16 различными биогеографическими регионами и множеством эндемичных видов. К ним относится одно насекомое: маленькая, нелетающая, вредноядная мошка Belgica antarctica, которая встречается на Антарктическом полуострове и соседних островах и является крупнейшим наземным организмом на континенте. (Харизматичные позвоночные, которыми известна Антарктида, тюлени и пингвины, являются морскими видами.)
Жить на суше в Антарктиде, безусловно, труднее, чем в Южном океане. Без буфера сравнительно теплого (или, по крайней мере, термически стабильного) моря и его богатых запасов пищи земная жизнь сталкивается с некоторыми из самых суровых условий, о которых мы знаем. Чтобы успешно вторгнуться в эти наземные экосистемы, неместные виды должны быть уже адаптированы к условиям острого и хронического воздействия холода, а также к нехватке воды, которая либо остается в ловушке во льду в течение долгих темных зим, либо теряется из-за низкой влажности, как летом, так и в замороженных микрообитаниях.
Человеческая помощь
Для тех, кто заранее адаптирован к холоду и имеет гибкую жизненную историю, чтобы справляться с короткими летними сезонами, человеческое движение предоставляет средства быстрого преодоления ранее недоступных природных барьеров. Теперь, когда мы больше понимаем уникальную биогеографическую регионализацию Антарктики, перемещение местных видов в пределах Антарктики вызывает озабоченность, как и перемещение завезенных пришельцев из остального мира.
Самым настойчивым захватчиком в наземной Антарктиде на сегодняшний день также является мошка, и та, которая уже привыкла к более прохладному образу жизни. Происходящие из Южной Джорджии, субантарктического архипелага в Южной Атлантике, Eretmoptera murphyi, как полагают, были случайно завезены на остров Сигни в морской Антарктике во время эксперимента по пересадке в 1960-х годах, в ходе которого изучалось, могут ли различные виды растений выжить дальше на юг.
E.мерфи, адаптированная к холоду мошка, которая может оказать большое влияние на наземные экосистемы Антарктиды. (Изображение предоставлено Роджером Ки)
Как и местная мошка, B. antarctica, на Антарктическом полуострове, E. murphyi является нелетающим, обитающим в почве детритивором, и эти два вида тесно связаны, хотя и разделены примерно 60 миллионами лет. Еще одно сходство между этими видами заключается в том, что E. murphyi способен выдерживать суровые антарктические зимы благодаря комплексу предварительных адаптаций. Однако, в отличие от полового размножения B. antarctica, которое полагается на сигналы окружающей среды для синхронизации появления взрослых особей и роения для успешного спаривания, E. murphyi бесполый (партеногенетический). Это означает, что существуют только самки, поэтому они могут появляться гораздо более спорадически и гибко в течение летнего сезона.
В течение двух десятилетий появление маленького и незаметного E. murphyi на острове Сигни оставалось незамеченным, пока в начале 1980-х годов не появились сообщения о взрослых мошках, бродящих по мшистым берегам вблизи старого экспериментального места пересадки. С тех пор мошка распространилась и заняла площадь не менее 85 000 м2, и, похоже, люди снова оказались замешаны в этом. Обитающие в почве крошечные личинки, вероятно, передвигаются по следам ботинок исследователей, и присутствие этого вида свидетельствует о сильной связи с пешеходными дорожками. Везде, где есть подходящий мох и торф для его обитания, он, похоже, в конечном итоге колонизируется с нашей помощью.
Воздействие на экосистемы
Наши самые последние результаты показывают, что, хотя сама мошка невелика, ее воздействие невелико. Действительно, Э. Мерфи является инженером-экосистемистом, и его знакомство с Сигни сделало его крупнейшим наземным животным и единственным насекомым на острове. Местная фауна, состоящая из нескольких видов почвенных клещей, веснохвостов и микропозвоночных (таких как нематоды и тихоходки), будучи также вредителями, имеет большие размеры и часто значительно превосходит по численности мошкару, плотность которой местами может достигать 150 000 личинок на квадратный метр.
Такие популяции способны потреблять почти на порядок больше органического вещества, чем вся местная фауна в местах их совместного обитания. Это не только влияет на скорость оборота мусора, но и увеличивает содержание нитратов в почвах. Один из наших ключевых выводов предполагает, что уровни азота, доступные мошкаре, сродни тем, которые наблюдаются в связи с скоплениями местных тюленей.
Таким образом, эта инопланетная мошка привнесла в наземную экосистему острова Сигни функцию, которой ранее не существовало: E. murphyi эффективно выполняет работу дождевого червя в экосистеме, в которой никогда не было такого организма.
Это имеет последствия не только для местной фауны и флоры, особенно для двух редких антарктических цветущих растений, которые будут наслаждаться большей доступностью азота, но и для других вторгающихся видов. Например, более плодородные почвы означают, что у неродных семян больше шансов на прорастание. Таким образом, несмотря на кажущуюся безобидность, это беспозвоночное может оказать большое влияние на эти хрупкие и простые экосистемы.
На Южных Шетландских островах, а в последнее время и на Антарктическом полуострове, ученые и руководители предприятий борются с инвазивной травой Poa annua, еще одним видом, который предварительно адаптирован для выживания в холодных и стрессовых условиях. Модели предполагают, что при содействии изменения климата эта трава, вероятно, будет продвигаться все дальше и дальше на юг. Наши исследования E. murphyi показывают, что он сделал бы то же самое, если бы ему дали возможность перепрыгнуть на Антарктический полуостров.
Увеличение числа пришельцев
По мере того как становится доступно больше свободных ото льда земель и увеличивается активность человека в антарктических регионах, почти неизбежно ускорится интродукция неместных видов. Зимняя журавлиная муха, Trichocera maculipennis, уже поселилась и распространяется на острове Кинг-Джордж недалеко от Антарктического полуострова. Хотя люди, вероятно, завезли это насекомое в Антарктический регион, его способность летать означает, что оно может быть менее зависимым от людей в будущем расселении.
По иронии судьбы, в Южной Джорджии (родной и эндемичный ареал E. murphyi) два чужеродных хищных жука-карабида уничтожают местную фауну беспозвоночных, включая, возможно, самого E. murphyi. То, что происходит на более теплых островах субантарктики, должно быть воспринято как предупреждение для Антарктики, то есть о том, что мы не можем игнорировать мелочи, нехаризматичную микрофауну, которая, тем не менее, способна внести фундаментальные изменения в полярные экосистемы.
Антарктида регулируется Договором об Антарктике, международной организацией, состоящей из 54 подписавших его стран, которая стремится обеспечить, чтобы регион использовался только в мирных и научных целях. Хотя каждый год Антарктический регион посещает почти в 10 раз больше туристов, чем исследователей, именно национальные операторы, работающие там в исследовательских целях, как было показано, представляют наибольший риск интродукции видов. Туристы проводят ограниченное время на суше и, в отличие от национальных операторов, как правило, не импортируют грузы и продукты питания на континент.
Исследовательская станция Макмердо, остров Росса, Антарктида
Основной след человеческой деятельности в Антарктике в настоящее время сосредоточен вокруг Северного Антарктического полуострова и Южных Шетландских островов, региона, который также нагревался быстрее всего в конце 20-го века и является областью выбора для новых стран, желающих присоединиться к Договору об Антарктике и создать базы.
Это влияние будет только увеличиваться, и поэтому нам необходимо срочно обеспечить, чтобы меры биозащиты были сильными, эффективными и, что наиболее важно, принимались каждым оператором в регионе.
Теоретически для того, чтобы этот вид обосновался на острове Сигни, требовалась всего одна личинка E. murphyi, и только одна должна была быть завезена на полуостров, чтобы там произошло то же самое.
Этот случай является вожаком для многих других микрофаун, которые способны нанести экологический удар, если их игнорировать. Тем не менее, на данный момент Антарктида остается наименее захваченным континентом на планете и резко контрастирует с замечательными изменениями, которые мы произвели на всех других континентах на сегодняшний день. Это также представляет собой последний шанс человечества продемонстрировать, что мы можем управлять и снижать риски инвазивных видов в континентальном масштабе. Если мы этого не сделаем, изменение климата откроет дверь в мир, и наше пренебрежение растопчет инопланетян прямо на наших сапогах.
Джезамин Бартлетт MRSB — аспирант Бирмингемского университета и Британской Антарктической службы (BAS) в Великобритании, изучающая Э. Мерфи.
Пит Конвей — наземный эколог с 25-летним опытом работы с BAS и в широком диапазоне полярных условий.
Арли Маккарти проводит докторские исследования в Кембриджском университете о риске, создаваемом инвазивными морскими видами в Антарктике.
Доктор Скотт Хейворд MRSB — старший преподаватель молекулярной экофизиологии в Бирмингемском университете. Его исследовательская группа стремится понять, как организмы справляются с переменными и стрессовыми условиями окружающей среды.
1) Бартлетт, Дж. С. и др. Вторжение насекомых в Антарктиду: прошлое, настоящее и будущее распространение Eretmoptera murphyi (двукрылые, хирономиды) на острове Сигни. Сохранение и разнообразие насекомых. В обзоре (2019).
2) Хьюз, К. А. и др. Неместная хирономида Eretmoptera murphyi в Антарктиде: разрушение барьеров для вторжения. Биологические инвазии 15, 269-281 (2013).
3) Пертьерра, Л. Р. и др. Глобальные модели термальных ниш двух европейских трав показывают высокий риск вторжения в Антарктиду. Биология глобальных изменений 23, 2863-2873 (2017).
4) Ли, Дж. Р. и др. Изменение климата приводит к расширению свободной ото льда среды обитания в Антарктике. Природа 547, 49-54 (2017).
5) Потоцка, М. & Кшеминская, Е. Trichocera maculipennis (двукрылые) – инвазивный вид в Морской Антарктике. PeerJ 6 e5408 (2018).
6) Передайте, П. и др. Недавнее расширение ареала у неродных хищных жуков на субантарктической Южной Джорджии. Полярная биология 34, 597-602 (2011).
7) Брукс, С. Т. и др. Наш след в Антарктиде конкурирует с природой за редкие земли, свободные ото льда. Устойчивость природы 2, 185-190 (2019).
8) Маккарти, А. Х. и др. Антарктида: последний рубеж морских биологических вторжений. Биология глобальных изменений 25, 7 (2019).
https://www.rsb.org.uk/biologist/158-biologist/features/2194-aliens-in-the-antarctic
Загрузка...
