Co jest decyduje o skutecznej inwazji gatunku?
Według sprawozdania Programu Środowiskowego ONZ 2023 Invasive Alien Species Report działalność człowieka odpowiada za wprowadzenie ponad 37 000 gatunków obcych do regionów nierodzimych. Zjawisko to nie tylko dramatycznie zmienia ekosystemy, ale także kosztuje globalną gospodarkę ponad 400 miliardów euro rocznie. Ważne jest, abyśmy zrozumieli mechanizmy adaptacyjne decydujące o tym, czy wprowadzony gatunek stanie się skutecznym „najeźdźcą”, czy też zginie. Realizowany przy wsparciu programu działań „Maria Skłodowska-Curie”, MSCA projekt INVASOMICS połączył prace terenowe z eksperymentami laboratoryjnymi w celu zbadania roli plastyczności adaptacyjnej w przetrwaniu i rozwoju gatunków inwazyjnych.
Preadaptacja i selekcja transportowa u gatunków inwazyjnych
„Organizmy, które przetrwały skutki działalności człowieka, takie jak bardzo wysoki poziom azotu (eutrofizacja) w ich rodzimych środowiskach lub bardzo trudne warunki transportu, w tym niedotlenienie i/lub produkty wydalania, mogą mieć unikatową przewagę w nowych regionach o podobnych warunkach”, stwierdzają koordynator projektu INVASOMICS Jonas Jourdan i stypendysta MSCA Oriol Cano Rocabayera z Uniwersytetu Goethego we Frankfurcie. Zespół INVASOMICS wybrał dwa systemy modelowe do badania tej preadaptacji i selekcji transportowej. Pierwszym z nich jest gambuzja kropkowana (Gambusia holbrooki). Po sprowadzeniu z Karoliny Północnej do Hiszpanii w 1921 r. w celu zwalczania malarii nieliczne osobniki, które przeżyły, zostały wypuszczone w Estremadurze i skolonizowały przyległe wody. Pochodzące z USA inwazyjne gambuzje występują obecnie w wodach od Europy po Palestynę i Rosję. Zespół projektu zbadał dziewięć populacji gambuzji z trzech terytoriów: inwazyjnych (Estremadura), rodzimych (Floryda) i rodzimych krewnych europejskich populacji inwazyjnych (Karolina Północna). Drugim systemem modelowym INVASOMICS były skorupiaki z podrzędu Gammaridae. Często docierają do nowych środowisk w wodach balastowych statków i skutecznie wypierają rodzime populacje. Badaniem objęto trzy gatunki Gammaridae o różnym statusie ochronnym ze zlewni Menu (Hesja, Niemcy), aby umożliwić poznanie specyficznej dla gatunku tolerancji na zanieczyszczenie azotynami.
Naturalne „laboratorium” i kontrolowane eksperymenty laboratoryjne
Dziko żyjące organizmy gambuzji i Gammaridae były narażone na nieśmiercionośne, realistyczne poziomy azotynów, wysoce toksycznego, naturalnie występującego związku cyklu azotowego, którego poziomy ogromnie wzrosły z powodu działalności rolniczej. „W badaniu INVASOMICS połączyliśmy realistyczne podejście polegające na wykorzystaniu dziko żyjących osobników z zaletami testowania hipotez w kontrolowanych eksperymentach laboratoryjnych. Niezwykle satysfakcjonujące było dla nas poszukiwanie odpowiednich miejsc, zbieranie żywych dzikich zwierząt i przeprowadzanie testów narażenia, a także wykorzystywanie zaawansowanych technik analitycznych, w tym sekwencjonowania RNA i śledzenia ruchu”, mówi Cano Rocabayera.
Skomplikowane profilowanie gatunków inwazyjnych
Biorąc pod uwagę podobne efekty subletalne we wszystkich dziewięciu populacjach gambuzji, trudno było potwierdzić, czy inwazyjne gambuzje są bardziej tolerancyjne na eutrofizację. Jednak życie w zanieczyszczonym środowisku było jednym z czynników różnicujących. „Trzy wybrane geny ulegały w różnym stopniu ekspresji u ryb z zanieczyszczonych i czystych miejsc, co być może wskazuje na niedawne adaptacje do przewlekłego zanieczyszczenia azotem”, tłumaczy Cano Rocabayera. „Czynniki takie jak mniejsze, ale liczniejsze jaja i zarodki w populacjach potomnych i inwazyjnych mogą także sprzyjać szybkiej kolonizacji nowo zajętego siedliska”, dodaje. Inaczej sprawa przedstawia się w przypadku Gammaridae. Nierodzimy gatunek Gammarus roeselii był wysoce tolerancyjny na zanieczyszczenie azotem: jest to pierwszy empiryczny dowód na to, że wyższa tolerancja gatunków nierodzimych może sprzyjać kolonizacji. Ponadto szczególnie narażony był gatunek, który zwykle zamieszkuje czystsze obszary. „Jest to alarmujące zjawisko pokazujące nam, które wody powinny być traktowane priorytetowo w zakresie środków ochrony”, podkreśla Jourdan. „Żyjemy w czasach szybko postępujących zmian presji środowiskowych, a mimo to w niewielkim stopniu rozumiemy ich interakcje z ekosystemami. Mające niedawno miejsce zróżnicowanie między populacjami znajdującymi się pod różną presją eutrofizacji wyraźnie odgrywa kluczową rolę w odpowiedzi organizmu. Zastosowane przez nas systemy modelowe mogą pomóc zrozumieć i chronić ekosystemy”, dodaje Jourdan.
Słowa kluczowe
INVASOMICS, gambuzja, gatunki inwazyjne, ekosystemy, zanieczyszczenie azotem, gatunki obce, eutrofizacja, Gammaridae, skorupiaki Gammaridae, plastyczność adaptacyjna, preadaptacja, selekcja transportowa
