Sind invasive gebietsfremde Arten zwangsläufig Schurken?

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Chen Junxian

Hersteller: China Science Expo

Auf dem Planeten, auf dem die Menschen leben, leben Millionen von Lebewesen mit uns zusammen, und jedes von ihnen begibt sich auf seine eigene wunderbare Lebensreise. Als wir jung waren und Informationen aus der Außenwelt erhielten, bezeichneten wir die Dinge oft einfach mit „gut“ oder „schlecht“. Unter ihnen werden invasive Arten häufig als „schlecht“ bezeichnet und sind den Menschen wohlbekannt.

Was also sind invasive Arten? Warum sind alle deshalb misstrauisch? Lassen Sie uns heute gemeinsam seinen geheimnisvollen Schleier lüften!

Vorsicht vor biologischen Invasionen (Bildquelle: Conservation Corridor)

1. Warum kommt es zu biologischen Invasionen?

Unter invasiven Arten versteht man im Allgemeinen gebietsfremde Arten, die außerhalb ihres natürlichen Lebensraums überleben, sich vermehren und erfolgreich selbsterhaltende Populationen bilden und so eine Bedrohung für die lokale Biologie, die Ökosysteme, die Wirtschaft und die Sicherheit darstellen.

Allerdings sind nicht alle gebietsfremden Arten invasiv. Die Gründe, warum eine biologische Art aus ihrer Heimat in die „Neue Welt“ „abdriftet“, sind unterschiedlich und liegen hauptsächlich in den folgenden drei Situationen vor: (1) Natürliche Einführung. Einige von ihnen gelangen durch die Luft, Wasserströmungen oder werden durch die Bewegung von Fischen, Insekten, Vögeln und Tieren an Land getragen. (2) Unbeabsichtigte Einführung. Es breitet sich entlang der Bahn menschlicher Aktivitäten und des Transports aus. (3) Absichtliche Einführung. Die Einführung in die Region erfolgte durch den Menschen zunächst mit dem Ziel, den ökologischen Zierwert oder den wirtschaftlichen Nutzen vor Ort zu steigern.

2. Welche Anpassungsstrategien gibt es gegenüber biologischen Invasionen?

So wie sich Menschen bei ihrer Ankunft in einer neuen Umgebung anpassen müssen, müssen auch fremde Arten die lokalen Herausforderungen des Überlebens akzeptieren. Während dieser Zeit muss die erfolgreiche Invasion fremder Arten fünf Phasen durchlaufen: Einführung, Kolonisierung, latenter Raum, Verbreitung und Ausbruch. Um mit der Lebensumgebung zurechtzukommen, werden während der Invasion ihre Anpassungsstrategien schrittweise verbessert und verändert, hauptsächlich in den folgenden Aspekten:

Ökologische Anpassung. Die Lebensverlaufsstrategien von Organismen sind wichtige Ausdrucksformen ihrer Interaktion mit der Umwelt im Laufe des Evolutionsprozesses. Wenn invasive Arten in das befallene Gebiet gelangen, werden sie mit der Selektion der natürlichen Umgebung konfrontiert und führen eine maximale Anpassungsoptimierung vom Individuum zur Population durch. Im Prozess der adaptiven Evolution verändert sich die Lebensgeschichte invasiver Arten, was sich in ihrer Körpergröße, ihrem Wachstum, ihrem Verhalten, ihrer Fortpflanzung, ihrer Lebensdauer und ihrer Ressourcennutzung widerspiegeln kann. Die Unterschiede in der Lebensgeschichte invasiver und einheimischer Arten offenbaren auch die Vor- und Nachteile biologischer Anpassungsstrategien.

Schnelle Entwicklung. Wenn invasive Arten in ein neues ökologisches Umweltsystem eindringen, zeigen sie aufgrund von Faktoren wie dem Fehlen natürlicher Feinde, einem geeigneten Klima und geringerer Konkurrenz häufig eine bessere Anpassungsfähigkeit als in ihrem natürlichen Lebensraum. Dadurch ist ein schnelles Wachstum möglich, der Entwicklungszyklus des Fortpflanzungssystems einschließlich der Geschlechtsorgane verkürzt sich, die Anpassungsfähigkeit an die Umwelt ist höher, die Zahl invasiver Populationen kann deutlich zunehmen und eine gewisse Populationsstabilität bleibt erhalten.

Interspezifische Interaktionen. Die reiche Artenvielfalt der befallenen Gebiete ist eine Garantie für die erfolgreiche Invasion invasiver Arten. Interaktionen zwischen Arten können invasiven Arten dabei helfen, sich besser an neue Umgebungen anzupassen und die Umwandlungs- und Nutzungsraten von Ressourcen zu verbessern.

Der Kiefernholznematode Bursaphelenchus xylophilus, der in Nordamerika verheerende Schäden angerichtet und sich in vielen Ländern Asiens und Europas ausgebreitet hat, verfolgt eine äußerst ausgeklügelte Invasionsstrategie. In meinem Land hat der Kiefernholznematode den Kiefernholzkäfer Monochamus alternatus als seinen „besten Partner“ gefunden – ein Überträgerinsekt. Nachdem der Kiefernholznematode, der die Kiefer befällt, in die Atemwege des Käfers eindringt, verändert sich die Tracheenflora des Käfers und die Anpassungsfähigkeit zwischen Fadenwurm und Käfer wird höher. Der Fadenwurm wartet dann, bis der Käfer zu anderen Kiefern fliegt, um dort Nahrung aufzunehmen oder Eier abzulegen, bevor er in den neuen Wirt eindringt. Gleichzeitig sondert es Enzyme ab, um die kieferneigenen Terpenabwehrstoffe vor einer neuen Invasionswelle zu schützen.

Larven des Kiefern-Monochamus alternatus (Fotoquelle: Veer Gallery)

Animation von Kiefernholznematoden (Quelle: Video „Um den „Mörder“ des Kiefernsterbens zu fassen, wurde dieser Bockkäfer versehentlich schwer verletzt“)

Hierzu zählen Wechselwirkungen zwischen Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen, die das Wachstum, die Entwicklung und die Vermehrung invasiver Arten effizienter machen und die Plastizität invasiver Arten in den befallenen Gebieten erhöhen.

Genetische Struktur. Nach dem Eindringen in das befallene Gebiet verändert die invasive Art im Zuge der Anpassung und Evolution die genetische Information, die sie in sich trägt, und führt zu genetischen Mutationen, die die Häufigkeit ihres genetischen Materials deutlich erhöhen. Nach der natürlichen Selektion im befallenen Gebiet geben die überlebenden Eltern die hochwertigen Merkmale, die sie durch ihre Mutation erworben haben, dauerhaft an ihre Nachkommen weiter, was dazu führt, dass sich die genetische Struktur der invasiven Art von der der ursprünglichen Population unterscheidet.

Phänotypische Plastizität. Wenn sich in einem befallenen Gebiet eine invasive Art entwickelt, vergrößert sich das Genom – die Gesamtmenge der darin enthaltenen genetischen Informationen. Derselbe Genotyp einer invasiven Art kann in unterschiedlichen Umgebungen morphologisch oder physiologisch unterschiedliche Phänotypen hervorbringen und über eine gewisse unabhängige genetische Basis verfügen. Dadurch wird einerseits die Möglichkeit für invasive Arten erhöht, potenzielle Umweltressourcen zu nutzen, andererseits wird der Selektionsdruck verringert, dem sie in der neuen Umgebung ausgesetzt sind. Dadurch wird die ökologische Reichweite invasiver Organismen bis zu einem gewissen Grad erweitert und ihre Invasionskraft erhöht.

Daher wurde nach zahlreichen Tests die Überlebensanpassungsfähigkeit invasiver Organismen erheblich verbessert und sie verfügen über die Eigenschaften einer starken ökologischen Anpassungsfähigkeit, einer starken phänotypischen Plastizität, einer starken Reproduktions- und Diffusionsfähigkeit, einer signifikanten Fähigkeit zur funktionellen Nutzung mikrobieller Gemeinschaften und einer starken Fähigkeit zur intraspezifischen oder interspezifischen Hybridisierung. Invasive Organismen besetzen in den befallenen Gebieten nach und nach ökologische Nischenressourcen durch eine Vielzahl adaptiver Evolutionsstrategien, wodurch sie ihre Populationsgröße vergrößern und eine erfolgreiche Invasion erreichen.

3. Wie können invasive Arten verhindert und kontrolliert werden?

Wir hören oft von der Bekämpfungsstrategie der „Einführung natürlicher Feinde“. Es besteht kein Zweifel, dass es sich hierbei um eine relativ wirksame biologische Kontrollmaßnahme handelt. Allerdings muss beachtet werden, dass die eingeführten Organismen zuvor einer vorläufigen Risikoidentifizierung und einer potenziellen Risikobewertung unterzogen werden müssen, um zu verhindern, dass die eingeführten natürlichen Feinde eine neue Welle von Invasionsstürmen auslösen. Halten Sie sich während des Einführungsprozesses strikt an die von unserem Land bestätigten und umgesetzten „Richtlinien für den Umgang mit eingeführten natürlichen Feinden und biologischen Kontrollmitteln“ und setzen Sie diese um.

In meinem Land gibt es derzeit viele erfolgreiche Fälle, in denen natürliche Feinde eingeführt wurden, um invasive Arten unter Kontrolle zu halten. Von der anfänglichen Einführung des australischen Marienkäfers Rodolia cardinalis zur Kontrolle der Baumwollschildlaus Icerya purchasi bis hin zur späteren Einführung des Kokosnussblattkäfers Tetrastichus brontispae und des Kokosnussblattkäfers Asecodes hispinarum zur Kontrolle des Kokosnussblattkäfers Brontispa longissima hat die Einführung natürlicher Feinde es ermöglicht, den Befall durch invasive Arten bis zu einem gewissen Grad zu kontrollieren.

Allerdings kann die biologische Schädlingsbekämpfung als einziges Mittel zur Vorbeugung und Kontrolle biologischer Invasionen die invasiven Organismen nicht an der Quelle kontrollieren oder reduzieren. Daher erfordert die Prävention und Kontrolle invasiver Organismen eine systematische Prävention und Kontrolle unter den Gesichtspunkten der Blockierung, Hemmung und Verhinderung einer erneuten Einschleppung. Hierzu zählen Hafenquarantäne, regionale Ausrottung, kontinuierliche Prävention und Kontrolle sowie dynamisches Epidemie-Monitoring.

Aus Sorge um die biologische, ökologische und Ernährungssicherheit des Landes wurde am 1. August 2022 die erste Managementmethode meines Landes zur Prävention und Kontrolle gebietsfremder Arten, die „Maßnahmen zum Management gebietsfremder invasiver Arten“, offiziell umgesetzt. Darüber hinaus wird darin klar die Notwendigkeit hervorgehoben, die einschlägige Aufklärung und die populärwissenschaftlichen Erkenntnisse für die Öffentlichkeit zu stärken und die gesamte Bevölkerung dazu anzuleiten, sich im Einklang mit dem Gesetz an Präventions- und Kontrollmaßnahmen zu beteiligen. Daraus lässt sich schließen, dass es für uns äußerst wichtig ist, invasive Arten zu erkennen und sie bei ihrer Entdeckung umgehend den örtlichen Landwirtschafts-, Forst- oder Quarantänebehörden zu melden. Dadurch erhalten Fachleute nicht nur eine genaue Informationsquelle, sondern können auch entsprechende Maßnahmen ergreifen, um rechtzeitig, effektiv und zentral mit den Problemen umzugehen.

4. Wie kann die Gefahr einer biologischen Invasion abgewendet werden?

Im Laufe der Jahre wurde vielfach über die negativen Auswirkungen biologischer Invasionen berichtet. Sie bedrohen oder zerstören vor allem die Artenvielfalt in natürlichen Gebieten, führen zur Verschlechterung oder zum Zusammenbruch natürlicher Ökosysteme und verursachen direkt oder indirekt ökologische und wirtschaftliche Verluste. Dies ist jedoch lediglich eine Schlussfolgerung aus der Perspektive menschlicher Interessen. Im Laufe der kontinuierlichen Evolution entwickeln sich Arten zu Gemeinschaften und entwickeln sich gemeinsam mit anderen Gemeinschaften, bis schließlich ein vielfältiges Ökosystem entsteht.

Bildquelle: Veer Gallery

Daher ist der Prozess der Ökosystembildung unvermeidlich vom Druck der natürlichen Selektion begleitet. Arten, die bei der Schaffung dieses Ökosystems ausgerottet werden, können erhalten bleiben und in anderen Ökosystemen genutzt werden. Abgesehen von den extremeren Raubtierinvasionen kann auch ein Ungleichgewicht bei der Ressourcenverteilung im ursprünglichen Ökosystem zu einer Verschlechterung oder einem Zusammenbruch des Ökosystems führen. Genauso wie bei Systemverbesserungen Flicken zum Schließen von Schlupflöchern erforderlich sind, wirken sich auch invasive Arten positiv auf die Verbesserung der Ökosystemfunktionen und den Schutz der Artenvielfalt aus. Dies spiegelt sich hauptsächlich in den folgenden Aspekten wider:

Als Lebensmittel, Futtermittel oder andere Waren, die einen wirtschaftlichen Wert bieten können. Beispielsweise war Alternanthera philoxeroides einst in meinem Land weit verbreitet, wird heute aber zu Futtermitteln für Fische, Pferde, Rinder und andere Tiere entwickelt und kann auch als Medizin verwendet werden. Der Flusskrebs Procambarus clarkii hat sich von einer invasiven Art zu einer wichtigen Delikatesse in der chinesischen Esskultur entwickelt. Invasive Arten können manchmal zu neuen wirtschaftlichen Quellen werden und Wert schaffen, wenn sie angemessen vorgebeugt, kontrolliert und genutzt werden.

„Midnight Snack Soul“ Flusskrebse Fotoquelle: Veer Gallery

Reparieren oder stabilisieren Sie das ökologische Umweltsystem. Auf der Hawaii-Insel Ahu haben einige nicht heimische Vögel mit ihren kleineren Schnäbeln möglicherweise ausgestorbene einheimische Vögel ersetzt und kleinere Samen auf der Insel verbreitet. Die problematische Kanadische Goldrute Solidago canadensis L. kann aufgrund ihres gut entwickelten Wurzelsystems und ihrer starken Fähigkeit, Wasser und Nährstoffe aufzunehmen, als wichtige Schutzpflanze eingesetzt werden, um Wind und Sand abzuhalten und in bestimmten Gebieten die Bodenerosion zu verlangsamen.

Kanada Blumenfotoquelle: Veer Gallery

Passen Sie die Umgebung an und optimieren Sie sie. Die Mechanismen, durch die invasive Arten die einheimische Artenvielfalt beeinträchtigen, sind komplex und vielfältig. Sie konkurrieren nicht nur mit einheimischen Arten, sondern können auch neue Mikroumgebungen schaffen. Die Invasion von Mikania micrantha führt zu einer Zunahme der Biomasse der umgebenden Mikroorganismen, was die Atmung und Nutzung von Kohlenstoffquellen der Mikroorganismen fördert, den CO2-Ausstoß verringert und sich auch positiv auf das Wachstum von Mikania micrantha selbst auswirkt. Nach der Invasion fremder Arten spielt das neu entstandene Biodiversitätsmuster eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Klimas, der Staubfilterung und anderer Aspekte der Umwelt.

Bildquelle der weißen Blüten von Mikania micrantha: veer gallery

Bilden Sie eine Kulturindustriekette mit Freizeitdienstleistungswert. Lupinus micranthus wurde ursprünglich als Begrünungspflanze in Island eingeführt, um die empfindliche Vegetation und den Boden Islands zu schützen. Aufgrund seiner starken Vitalität und schnellen Reproduktion wuchs und verbreitete er sich anschließend jedoch rasch in Island und wurde zu einer invasiven Art. Glücklicherweise kommt die Lupine hauptsächlich in den Wildnisgebieten Nordislands vor, sodass die Gesamtauswirkungen nicht signifikant sind. Aufgrund ihres hervorragenden Zierwerts sind Lupinen im Sommer in Island zu einem wichtigen Tourismuszweig geworden und ziehen zahlreiche Touristen an.

Wild wachsende Lupine. Bildquelle: Veer Fotogalerie

Aus menschlicher Sicht stellen invasive Arten zwar ein enormes ökologisches Risiko dar, für die gesamte biologische Welt sind sie jedoch neutral. Es ist notwendig, die Theorien und Modelle der Koexistenz von Arten zu studieren, die die Offenlegung der Wechselwirkung zwischen invasiven und einheimischen Arten erleichtern können. Die ökologische Rückkopplung ist dynamisch und der Wettbewerb bzw. die Koexistenz zwischen invasiven und einheimischen Arten erfordert eine langfristige Überwachung und Bewertung.

Im komplexen biologischen Kontext müssen wir aktiv auf die Reihe von Problemen reagieren, die durch biologische Invasionen verursacht werden, und die Beziehung zwischen wirtschaftlicher Entwicklung und biologischen Invasionen koordinieren, um eine nachhaltige Entwicklung des Ökosystems zu erreichen.