WYKŁAD IV

Temat: ZMIANY ZASIĘGÓW POPULACJI

INWAZJE I EKSPANSJE GATUNKÓW i ich konsekwencje biocenotyczne

zasięg- obszar, na którym regularnie występują osobniki danego taksonu (podgatunek, gatunek, rodzaj, rodzina itp.).

• Linia ograniczająca obszar występowania taksonu to granica zasięgu.

• Zasięg jest zjawiskiem dynamicznym, jego granice ulegają zmianom.

• Przyczyną zmian zasięgów są zjawiska ewolucyjno-genetyczne, zmiany klimatyczne wpływające na zakresy tolerancji gatunków.

Zasięgi ciągłe (dąb szypułkowy, buk zwyczajny) i dysjunkcyjne(np. klon jawor, sowa uszata, ryś).

inwazja - wkroczenie gatunku na nowy obszar

ekspansja -opanowanie terytorium połączone ze znacznym wzrostem liczebności populacji

Ekspansje terytorialne gatunków w ostatnich stuleciach poprzedzone zostały celowym lub przypadkowym wprowadzeniem nowych gatunków przez człowieka.

• introdukcja celowe wprowadzenie gatunku

• zawleczenie przypadkowe nie kontrolowane przeniesienie gatunku

Cele introdukcji

• rekreacyjne (gatunki ryb dla wędkarstwa)

• dekoracyjne (gatunki roślin ozdobnych)

• zwiększenie wydajności gospodarki łowieckiej (daniel), rybackiej (karp) czy rolnej (kukurydza)

• opanowania niekontrolowanego wzrostu liczebności wcześniej wprowadzonych gatunków

Prawdziwy dramat dla lokalnych biocenoz zaczynał się w momentach, kiedy introdukowany gatunek wymykał się spod ludzkiej kontroli.

Przykłady gatunków introdukowanych i ich konsekwencje:

1. królik Oryctolagus cuniculus w Australii

• wysoka płodność

• w Australii 3,5 - 4,6 miotów na jedną samicę co daje w sezonie średnio 15,3 - 19,7 młodych od jednej samicy

• po II wojnie masowe pojawy w Polsce zachodniej

• czynnik ograniczający - ostre zimy, kiedy notowano zanik całych kolonii (1928/29, 1939/40, 1945/46, 1956-1958)

• śmiertelność naturalną zwiększają choroby wirusowe - kokcidioza i myksomatoza

2. ropucha aga Bufo marinus w Australii

• introdukowana na kontynent Australijski z Ameryki Pd.

• celem introdukcji było zwalczenie inwazji chrząszczy pustoszących plantacje trzciny cukrowej

• trujące wydzieliny skórne tego gatunku skutecznie odstraszają ewentualnych konsumentów

3. Achatina fulica (roślinożerny ślimak)

• introdukowana w 1936 r na Hawajach

• ze wschodniej Afryki

• dla celów konsupcyjnych

• inwazja od 2 ślimaków, które wymknęły się spod kontroli

• sprowadzenie z Afryki ślimaków drapieżnych, które miały ograniczyć liczebność populacji Achatina fulica, a zdziesiątkowały populacje ślimaków hawajskich

• efekt introdukcji Achatina fulica - zagłada wielu endemicznych gatunków ślimaków hawajskich

4. pstrąg źródlany Salvelinus fontinalis

introdukowany do jezior tatrzańskich wyeliminował pstrąga potokowego Salmo trutta fario i przyczynił się do zmiany w faunie skorupiaków planktonowych oraz zaniku reliktowej skrzelopływki bagiennej Brachinecta paludosa

5. sumik karłowaty Ictalurus nebulosus

wprowadzony sztucznie do wielu zbiorników wodnych Polski ogranicza liczebność rodzimych gatunków ryb przez wyjadanie narybku; w niektórych zbiornikach stał się dominantem

6. introdukcja amura Ctenopharyngodon idella

w jeziorach Wielkopolski spowodowało masowe wyjadanie roślinności tarliskowej dla takich ryb, jak sandacz, szczupak, lin a w konsekwencji drastyczny spadek liczebności tych gatunków;

• na zasiedlonych przez amura jeziorach spadła liczebność łyski i łabędzia

7.wprowadzona sztucznie tołpyga biała Hypophthalmichthys molitrix (gat. z Chin i wsch. Syberii) w celu eliminacji nadmiaru fitoplanktonu

• eliminuje filtrujące skorupiaki i przyczynia się do eutrofizacji jezior

• z tołpygą wprowadzono do biocenoz jeziornych 2 nowe gatunki tasiemców atakujących nasze ryby karpiowate

8. opornik łatkowaty (kudzu, deday) Puereraria lobata = montana rodzina FABACEAE

• dorasta do 10 m

• półkrzewiaste pnącze

• kwiaty pojawiają się rzadko

• nasiona nieliczne (8-12)

• nadzwyczajne tempo wzrostu

• system korzeniowy na głęb. 4 m

• introdukcja - USA (S/E)

• naturalny zasięg - Azja południowo-wschodnia

• uznana za tzw. chwast w 1970r.

• przewidywane walory gospodarcze:

1. działanie przeciwerozyjne

2. pokarm dla zwierząt

3. szybki wzrost

4. dekoracyjny wygląd

5. jadalne bulwy

6. roślina włóknodajna

9. czeremcha amerykańska Padus serotina wprowadzona do lasów na mało żyzne siedliska, ekspansywna, wypiera nasze rodzime gatunki uniemożliwiając odnawianie się sosny

10. nawłoć późna (olbrzymia) Solidago gigantea F. Asteraceae

• sprowadzona do Europy w XIX w jako roślina ozdobna i miododajna

• owoce anemochoryczne

• pochodzenie - doliny rzek i łąki wsch. części Am. Pn.

• w Europie na terenach ruderalnych, przydrożach, skrajach lasów, w dolinach rzek

• negatywny wpływ na gatunki rodzime

• zwalczanie m.in. poprzez obsadzanie miejsc występowania drzewami i krzewami

11. rdestowiec japoński Reynoutria japonica z rodziny rdestowatych POLYGONACEAE

• pochodzi z rejonu wschodniej Azji

• gatunek pionierski na lawie wulkanicznej

• w Europie od 1825 r.

• uprawiany jako roślina ozdobna i późno kwitnąca roślina miododajna

• na wielu stanowiskach w całym kraju

• wyjątkowo ekspansywny

• rozprzestrzenia się wzdłuż dolin rzecznych

• odnotowano znaczny wpływ na roślinność rodzimą

• skutecznie ogranicza dopływ światła roślinom pod okapem liści

• zalecane usuwanie (wykopywanie, koszenie) wszystkich pojawiających się pędów przed kwitnieniem i ich likwidację (spalenie)

12. rdestowiec sachaliński Reynoutria sachalinensis F. POLYGONACEAE (j.w)

13. azalia pontyjska Rhododendron ponticum

introdukcja w 1763 r. na Wyspy Brytyjskie z basenu Morza Śródziemnego

• na piaszczystych, kwaśnych glebach, nawet w miejscach zacienionych

• wypiera olchę i głóg oraz ostrokrzew kolczasty

• wydziela substancje hamujące wzrost innych roślin

Jeden z obszarów chronionych w Walii - Snowdonia NP- zagrożony jest inwazją azalii pontyjskiej. Roślina ta pokrywa tysiące hektarów.

Naturalne zarośla azalii w dolinach okresowych śródziemnomorskich cieków wodnych znajdują się na liście siedlisk cennych i chronionych w Europie.

14. barszcz Sosnowskiego Heracleum Sosnowskyi gatunek trujący; pochodzi z Kaukazu, niebezpieczny dla człowieka, sprowadzony do Polski w latach 1970-ych początkowo jako potencjalna roślina pastewna

15. klon jesionolistny Acer negundo lokalnie ekspansywny

Przykłady gatunków zawleczonych i konsekwencje ich zawleczenia:

1. wąż mangrowy Boiga irregularis (brown tree snake) z wyspy Guam - agresywny i ekspansywny gatunek, który przyczynił się do redukcji populacji wszystkich rodzimych gatunków ptaków

2. szrotówek kasztanowcowiaczek Cameraria ohridella

• lata 1980-te -Macedonia

• 1994 r. -Austria

• do 2000 r. w całej Europie

• brak konkurentów i naturalnych wrogów

• opanowuje nowe miejsca unoszony z prądami powietrza; fragmenty liści z pasożytem przewożone są samochodami i koleją

• tempo rozmnażania - 3 pokolenia w ciągu roku

• każda wylęgająca się w maju samica jest babką (we wrześniu) 6 000 poczwarek zimujących w martwych liściach

3. Salvinia molesta w zbiorniku Wappa Dam w Australii (stan Queensland)

W celu usunięcia ekspansywnej rośliny introdukowano chrząszcza Cyrtobagous salviniae stan (zageszcz.1000 os/m2, żeruje na wszystkich częściach rośliny)

4. moczarka kanadyjska Elodea canadensis F. Hydrocharitaceae

5. niecierpek drobnokwiatowy F. BALSAMINACEAE ekspansywny w siedliskach zacienionych, wkroczył do niemal wszystkich ekosystemów leśnych Polski nie wyłączając puszczy białowieskiej

6. niecierpek gruczołowaty Impatiens glandulifera = roylei

• pochodzi z Himalajów

• stosuje strategię „konia trojańskiego” - oferując roślinom wielokrotnie słodszy nektar odciągając je od rodzimych gatunków

• efekt konkurencji - zmniejszenie liczby zapylonych kwiatów i zawiązanych owoców u gatunków rodzimych

7. rukiewnik wschodni Bunias orientalia F. BRASSICACEAE

zawleczony z Azji

1930 r. - pierwszy okaz u wylotu Doliny Strążyskiej

2000 r. - łany przy drodze Poronin-Zakopane

8. norka amerykańska Mustela vison

• jako konkurent przyczyniła się do wymarcia norki europejskiej Mustela lutreola

• jako drapieżnik wpływa negatywnie na populacje łyski i krzyżówki

Udane introdukcje roślin

1. Rosa multiflora - w Ameryce Pn.

- sprowadzona z Azji

- stosowana przy zakładaniu żywopłotów

- skuteczne ogrodzenie dla bydła

- miejsce schronienia dziko żyjących zwierząt

- dekoracyjny element krajobrazu

Gatunki północnoamerykańskie wprowadzone w Polsce (lasy hodowlane) bez negatywnych konsekwencji dla rodzimej flory:

2. dąb czerwony Quercus rubra (wprowadzony w XVIII w.; szybszy wzrost; mniejsze wymagania; dekoracyjny element krajobrazu

3. sosna Banksa Pinus banksiana

4. grochodrzew (robinia akacjowa) Robinia pseudoacacia (najwcześniej wprowadzone drzewo amerykańskie ( XVII w.) o niewielkich wymaganiach siedliskowych; roślina miododajna i lecznicza; bardzo wytrzymała na suszę i odporna na zanieczyszczenia)

5. Gambusia affinis ryba introdukowana w celu zwalczania plagi komara widliszka

• z pd.-wsch. części Am. Pn. na kilka kontynentów

6. Cyrtobagous salviniae chrząszcz introdukowany w celu opanowania inwazji Salwinia molesta na zbiorniku Wappa Dam w Australii (patrz wyżej)

rośliny synantropijne

rośliny towarzyszące człowiekowi (w miejscach gdzie została zniszczona pierwotna szata roślinna), nie są uprawiane ani pielęgnowane przez człowieka;

• apofity - rośliny rodzimego pochodzenia (skrzyp polny, pokrzywa)

• antropofity - rośliny obcego pochodzenia

• archeofity - rośliny przybyłe w czasach prehistorycznych lub w średniowieczu (kąkol)

• kenofity - gatunki zadomowione od XV wieku (łubin, moczarka)

rośliny uprawowe - wymagają stałych zabiegów ze strony człowieka

restytucja i reintrodukcja

• restytucja - odtworzenie populacji danego gatunku w warunkach sztucznych

• reintrodukcja - wprowadzenie gatunku w miejscach, gdzie wcześniej występował, lecz wszystkie jego populacje wyginęły

1. restytucja żubra Bison bonasus (cała światowa populacja wywodzi się od 17 osobników)

● 1923 r. - idea ochrony i restytucji żubra (I Międzynarodowy Kongres Ochrony Przyrody w Paryżu)

● Międzynarodowe Towarzystwo Ochrony Żubra zakłada (1925 r.) księgę rodowodową i opracowuje plan hodowli i introdukcji żubra do dużych kompleksów leśnych Europy

●1952 r. - stan populacji zagrodowej w Polsce był na tyle duży, że reintrodukowano go do Puszczy Białowieskiej

●1985 r. - istniały 24 wolno żyjące stada

●1996 r. - krajowa populacja - 632 sztuki

2. restytucja łosia Alces alces

• po II wojnie światowej zachowało się kilka osobników w dolinie Biebrzy

• hodowla w Puszczy Kampinoskiej i ekspansja populacji po reintrodukcji

reintrodukcja bobra Castor fiber bez restytucji

• XI wiek - rzadki i chroniony

• do XIX w - nieliczne stanowiska na wschodzie

• 1939 r. - ok. 400 sztuk

• 1948 - 49 r. - reintrodukcja w kotlinie Biebrzy zwierząt z Rosji

• 1958 r. - pojawiły się w Puszczy Białowieskiej z Białorusi

• 1975 - 1986 - reintrodukcja w dolinach: Wisły i Odry

• 1987 r. - ok. 3 000 osobników

• 1996 r. - ok. 13 700 osobników

gatunek zwornikowy (= kluczowy)

• gatunek, którego wpływ na biocenozę lub ekosystem jest o wiele większy, niż można by oczekiwać na podstawie jego liczebności

• szczytowe drapieżniki lub zwierzęta umożliwiające innym na funkcjonowanie w pewnych warunkach środowiskowych np. kopiące nory w stepach lub na pustyni

• pojęcie (keystone species) wprowadzone w 1969 roku przez R.T. Paine`a

Przykłady gatunków zwornikowych (= kluczowych):

1. wydra morska Enhydra lutris

w przybrzeżnych biocenozach okolic Kalifornii po wytępieniu wydry doszło do całkowitego zachwiania równowagi biologicznej wskutek zaniku brunatnic Macrocystis i Nereocystis (brunatnice zostały zaatakowane przez jeżowce, których liczebność populacji regulowała wcześniej wydra morska)

reintrodukcja i rozszerzenie zasięgu wydry morskiej pozwoliły na odbudowanie zdegradowanych biocenoz

2. pasożytniczy grzyb Fomes igniarius w Górach Skalistych atakujący topole umożliwia wykuwanie w ich drewnie dziupli przez dzięcioła Sphyrapicus nuchalis i umożliwia pośrednio gnieżdżenie się innych dziuplaków; jeśli nie ma grzyba, dzięcioły nie wykuwają dziupli co uniemożliwia gnieżdżenie się zarówno dzięciołom, jak i innym gatunkom korzystającym z gotowych dziupli.

3. pumy i jaguary w lasach tropikalnych Ameryki Środkowej redukują liczebność drobnych ssaków (aguti, paka) odżywiających się nasionami głównie gatunków o dużych nasionach; zatem zbyt liczne populacje drobnych ssaków obniżają szanse wykiełkowania takich nasion, co w konsekwencji prowadzi do zmiany składu gatunkowego w lasach

---