Текст уведомления здесь
Стая скворцовKimRiesJensen / Фотодом / Shutterstock

Пирующие на беззащитной чужбине

Какими биологическими последствиями опасна глобализация

Кролики, пожирающие Австралию, борщевик Сосновского, захвативший пол-европейской части России, европейские скворцы, расплодившиеся в Северной Америке настолько, что приводят к авиакатастрофам с человеческими жертвами. Все они — инвазивные виды, гости экосистем, в которых не нашлось способа противостоять чужакам. «Чердак» пересказывает историю одной недавней инвазии и разбирается, почему подобные вторжения происходят все чаще.
Добавить в закладки
Комментарии

Пока в России бушевали девяностые, в далекой Японии на местных самшитах мирно обитала маленькая серая бабочка — самшитовая огневка (Cydalima perspectalis). Бабочка ела самшиты, бабочку ели ее естественные враги, а японские ученые пытались придумать, как лучше с ней бороться. Но вот однажды, в 2007 году, саженцы самшитов привезли из Азии в Германию. И началось.

Гусеница огневки (бабочки) на самшитовом дереве в Курджипском ущельеВиталий Тимкив / ТАСС

На следующий год безобидная с виду серая маленькая бабочка уже была зарегистрирована в пяти странах Центральной Европы. Огневка стремительно продвигалась дальше — как с помощью своих маленьких серых крыльев, так и с помощью человека, экспортирующего саженцы для озеленения окрестных стран.

Европейцы забили тревогу, включили огневку в реестр опасных инвазивных видов, начали писать статьи и выбивать гранты у своих государств на ее изучение. А толку? Подобные нашествия страшны именно тем, что их очень сложно пресечь на корню. На тот момент, когда еще можно что-то сделать, никому не приходит в голову, что началась катастрофа. Мы умеем бороться только с последствиями.  

Почему так страшно и быстро?

Этот вопрос звучит не впервые: люди задавались им и когда смотрели на пустынные равнины Австралии, кишащие завезенными из Европы расплодившимися кроликами, и когда наблюдали за многомиллионными стаями ополоумевших скворцов, привезенных в Америку с целью завезти всех птиц, упомянутых Шекспиром и не только поедающих теперь все, что у них на пути, но и приводящих к реальным авиакатастрофам с человеческими жертвами. Что уж говорить о саранче, нашествия которой рисовали на египетских папирусах и описывали в Ветхом Завете.

У каждого организма есть свое место в пищевой цепочке. Он питается кем-то, кто-то питается им, кто-то питается кем-то, кто питается им, и так далее. А что будет, если вынуть кого-то (а точнее, несколько, чтобы они могли размножиться) из этой цепи и поместить туда, где этот вид не обитал раньше? Если условия сходные, возможно, экосистема сможет быстро его в себя интегрировать. Может, вид не справится и попросту вымрет в непривычных для него условиях. А возможно, что вид-иммигрант найдет, чем ему питаться, а экосистема не придумает, как ей питаться им. И тогда случается непоправимое. Вид в отсутствие естественных врагов неистово плодится, ученые пишут статьи о том, как же так случилось, и вносят вид в какие-нибудь реестры, а в СМИ радуются броским заголовкам с сильными глаголами вроде «захватил» или «уничтожил».

Скворец обыкновенный — их в Северную Америку привез Юджин Шиффелин, мечтавший завезти в Новый Свет всех птиц, что упомянуты в пьесах ШекспираM.G.White / Фотодом / Shutterstock

На самом деле ситуация не столь непоправима, как кажется. Экосистема — динамическая структура, которую математики могут описать огромной системой уравнений, — все равно рано или поздно (но скорее поздно) возвращается в состояние равновесия. Закидывая в нее новую переменную (например, кроликов), мы отдаляем систему от точки равновесия. Однако в какой-то момент точка покоя все-таки будет достигнута и голодные кролики вымрут от нехватки ресурсов или от внезапной эпидемии, вызванной невероятно высокой плотностью популяции.

Но человечество-то не может ждать! Мы не хотим позволить кроликам сожрать всю Австралию, а бабочкам — все самшиты, пока экосистема нерешительно канителится! Ведь это ценный рекреационный ресурс, это сельское хозяйство, это озеленение городов! Поэтому люди начинают бой с теми, кого они сами привезли.

Вторжение

Но вернемся к нашей бабочке. 2012 год. Лорин побеждает на Евровидении, на расстоянии 2,8 млн км от Земли пролетает астероид QG42 с диаметром в полкилометра, самшитовая огневка радостно расселяется по Европе, пробуя на вкус живые изгороди в Великобритании, парки в Румынии, частные огороды во Франции, Австрии, Венгрии. Россия начинает неспешную подготовку к зимней Олимпиаде в Сочи.

Для возведения трассы Адлер — Красная Поляна вырубаются гектары лесов, в том числе самшита колхидского (Buxus colchica), эндемика и реликта, пережившего последний ледниковый период. Именно он совместно с тисом ягодным (Taxus baccata) формирует тисо-самшитовую реликтовую рощу в Кавказском биосферном заповеднике. На тот момент в дикой природе колхидский самшит можно было найти только на Кавказе — в России, Абхазии, Грузии и на немногочисленных горных участках в Турции. Организаторы Олимпиады пообещали восстановить вырубленный самшит, ввезти близкий вид — самшит вечнозеленый (Buxus sempervirens) из Италии. Никому не пришло в голову, что на итальянских самшитах в листве спрячется пара личинок огневок.

Надлежащего фитоконтроля на границе саженцы не получат, потому что для этого необходимо, чтобы вид был карантинный, а на тот момент в России с бабочкой проблем еще не было. Самшиты поместят в питомник, где в сентябре 2012 года научный сотрудник Сочинского нацпарка Наталья Ширяева заметит на листьях саженцев зеленых гусениц с темными полосками. Экологи, конечно, всполошатся, составят акт о необходимости сжечь привезенные деревья, будут пугать катастрофой. Однако их не услышат. Ну кто боится бабочек?

Саженцы из Италии — дело дорогое, и вместо уничтожения их просто обработают инсектицидами и высадят. Так маленькая серая бабочка попадает на улицы города. «Победила чья-то жадность», — констатирует в разговоре с журналистами замглавы Сочинского нацпарка по научно-исследовательской работе Борис Туниев.

Начинается инвазия. Сообщений о повреждениях самшитов становится все больше — искусственные насаждения покрываются характерной паутинкой и засыхают, а через год, в сентябре 2013 года, бабочка добирается до заповедных самшитов. Туристы на форумах начинают жаловаться, что при прогулке по тисово-самшитовой роще с деревьев, облепленных паутиной, на голову сыпятся гусеницы и вызывают ожоги на коже. Еще год — и реликтовой тисо-самшитовой рощи площадью 182 га уже нет. Бабочка невероятно прожорлива: 20 гусениц могут уничтожить трехлитровую банку, плотно забитую листьями, всего за пару часов. В 2015 году огневка переваливает через Кавказский хребет, сжирает памятник природы «Массив самшита колхидского» и улетает за пропитанием дальше, в Грузию и Абхазию.

Россия. Краснодарский край. 31 августа 2017-го. Погибшие самшитовые деревья в Гуамском ущельеВиталий Тимкив/ТАСС

На данный момент дикий самшит на территории России остался только на маленьком клочке земли в Адыгее на площади 4,5 га —  это ровно 1% от того, что было до нашествия.

Теперь же знаменитую хостинскую рощу репортеры не могут описать как-то иначе, чем «лес после атомной катастрофы» — все деревья стоят сухие, без коры и листьев, подлесок тоже вымер под солнечными лучами, не прикрытый пологом самшитов. Гид даже может показать вам маленький саженец реликтового самшита у входа. На этом все. В лесу нет даже гусениц огневок — им здесь больше нечего есть.

Наша оборона

Пробовали все. Пробовали собирать яйца и гусениц огневок вручную и сжигать. Конечно же люди собирают личинок менее эффективно, чем те размножаются. Пробовали обрабатывать химическими препаратами. Инсектицид на основе патогенных бактерий и грибов «Биостоп» вносили восемь раз подряд на площади 29 га, потратили 2 млн рублей, но значимых эффектов не получили, что, впрочем, не очень удивительно, поскольку внесение химикатов имеет смысл на всей территории инвазии, а не на отдельно взятом участке. А по закону использование пестицидов на ООПТ (особо охраняемых природных территориях) запрещено.

Пробовали выпускать перепончатокрылых насекомых, которые питались бы огневкой, например китайского эулофида (Chouioia cunea) и осу-ординера (Euodynerus posticus). Однако они оказались неспецифичными хищниками и переключились с огневки на других бабочек. Пытались вносить специально выведенные энтомопатогенные грибы, поражающие насекомых, но суспензии смывались с листьев дождями. Пытались использовать бактериальные препараты на основе бактерии Bacillus thuringiensis var. kurstaki: эти бактерии вырабатывают белки, которые в ходе расщепления при пищеварении образуют токсины, прикрепляющиеся к мембране кишечника и вызывающие голодную смерть насекомого. Однако и это не сработало должным образом: препарат оказался эффективен только для личинок младших возрастов. Огневка пережила всё и дала поколение, еще более адаптированное к местным условиям.

Ученые не останавливались и пытались сделать хотя бы что-то, но пока новые препараты проходили исследования и проверки, а старые запрещались к использованию в ООПТ, огневка доела реликтовые самшиты России.

Еще нескоро человечество увидит самшитовую рощу — на ее восстановление потребуется не менее 500 лет. Самшиты растут очень медленно: за 70 лет прирост может составлять до 2-3 метров.

Теперь для восстановления самшитовой рощи остается только создавать резерваты самшитов и ждать полного исчезновения вида в дикой природе, чтобы и бабочка тоже умерла от голода. И только тогда, по прошествии еще нескольких лет, имеет смысл начинать высадки в природу. Главное, как бы плохо это ни звучало, чтобы бабочка не прилетела к нам обратно из Абхазии и Грузии, где сохранилось еще немного самшита и ведется борьба с бабочкой.

Почему инвазию так сложно остановить

Подобрать удачный способ борьбы с инвазией не так просто. Существует множество примеров тому, как человек вынужден был начать бороться с видами, завезенными им самим же. На практике это выглядит достаточно нелепо: вот люди в спецодежде накрывают проростки борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi) черной пленкой или поливают его заросли гербицидами. Вот черные овцы, не способные слишком сильно обжечься из-за цвета шерсти, и потому их выпускают на территории, захваченные борщевиком, для выедания. Вот снайперы на Галапагосских островах, расстреливающие с вертолетов полчища завезенных случайно и невероятно расплодившихся коз. Или завезенные в Австралию лисы, которые должны были есть инвазивных кроликов, но вместо этого подключились к массовой инвазии и стали есть все, что угодно, кроме кроликов.

Галапагосские острова. Морской лев отдыхает рядом с черепом дикого козла. Козлов сначала завезли на остров, а потом начали отстреливать, из-за того что те стали неистово плодитьсяSaraYeomans / CC BY 2.0

Конечно, есть и примеры оконченной борьбы. Спустя две сотни лет наконец публикуются отчеты о завершении противостояния с кроликами в Австралии: численность популяции неуклонно падает, при этом не затрагивая популяции аборигенов. Для борьбы с ними перепробовали все: отстрел, заборы, яды, разведенные специально штаммы вирусов — последние, судя по всему, и помогли. Или, например, чудесное спасение черноморской экосистемы от завезенного с технической водой кораблей гребневика мнемиопсиса (Mnemiopsis leidyi). Появившись в 80-х годах XX века, за десять лет он так расплодился, что количество съедаемого им планктона существенно снизило доходы рыбаков, у которых перестала ловиться рыба. А в 90-х годах в Черном море ученые с удивлением обнаруживают нового интродуцента — хищного гребневика Beroe ovata, который начинает плодиться и уничтожать популяцию мнемиопсиса. Причем никто точно не знает, как в море попал и этот «спаситель» — одни источники говорят о специальной интродукции, другие — о случайности, но так ли это важно?

Найти оружие победы непросто. Однако главная проблема часто кроется не в этом. Нередко ученые понимают, как можно было бы избежать распространения инвазии, но природоохранные государственные структуры часто совершенно не готовы действовать, тем более оперативно. А инвазии не будут ждать. Например, в случае с самшитовой огневкой процесс оказался так запущен именно из-за того, что по закону использовать инсектициды в ООПТ и на курортных территориях нельзя, а больше всего реликтовых самшитов было как раз в биосферном заповеднике. Мало того что химические средства борьбы были запрещены к использованию по закону, огневку даже не внесли в список карантинных видов, несмотря на все запросы, письма и требования экологов. Ее не внесли, даже когда самшитов уже не осталось. Минсельхоз объяснило это тем, что в отсутствие самшитов смысла в этом уже нет. Министерство советовало экологам использовать механический сбор, а на запросы об использовании более эффективных мер отвечало молчанием или отказами. Все бы хорошо, но собирать бабочек вручную, тем более когда ими уже кишит вся заповедная роща, довольно абсурдное занятие, а на выведение специализированных врагов нужно много времени.

Попытки экологов добиться разрешения государства спасти реликтовые самшиты заняли столько времени, что дали огневке огромную фору и возможность с отрывом добежать до финиша. Финиша тисо-самшитовой рощи.

Получается, инвазии всегда вина людей?

Не совсем так. Инвазии происходили и до человека, придумавшего ввозить саженцы и животных на новые места. Например, экологическая история Черного моря — это длинная история целого ряда инвазий. Так получилось, что из-за меняющегося уровня Мирового океана Черное море много раз то обособлялось, то снова восстанавливало с ним связь, и вода сменялась с соленой на пресную, а потом с пресной на соленую каждые пару миллионов лет. Это приводило к тому, что инвазивными по очереди становились то пресноводные, то морские виды флоры и фауны, уничтожая местных. Есть гипотеза, что в ходе этих боев так много полегло организмов, что из их останков сформировался до сих пор существующий сероводородный слой глубиной в среднем около километра.

Другое дело, что с приходом глобализации все только и делают, что летают туда-сюда на самолетах и плавают на кораблях. Теперь неожиданное появление чужаков стало более частым и стремительным. 

Например, в конце XX века вместе с технической водой кораблей в Черное море попали брюхоногий моллюск венозная рапана (Rapana venosa) и гребневик мнемиопсис (Mnemiopsis leidyi), которые не нашли себе конкурентов в экосистеме (кроме, разумеется, людей, которые тоже хотели есть мидий и устриц) и начали уничтожать запасы морепродуктов. Или, скажем, улитка (Pomacea canaliculata), которую специально завозили на тайваньские рисовые плантации из Южной Америки. Предполагалось, она будет обеспечивать тайваньских фермеров белком. Однако фермеры улитку есть не стали. Зато улитка стала есть проростки риса и вскоре стала проблемой тайваньских плантаций. Когда стало очевидным, что идея не сработала, Тайвань начал экспорт улиток в соседние страны. Теперь эта проблема распространена по всей Юго-Восточной Азии. Скажем, филиппинские фермеры потратили за один только 1990 год на борьбу с улиткой 27,8—45,3 миллиона долларов, а это 25—40% затрат на импорт риса в то время.

Инвазий становится все больше, и все они развиваются по стандартному сценарию. В экосистему попадает вид, который стремительно расселяется. Иногда это происходит случайно, а иногда вид даже завозят намеренно: борщевик ввозили как «непревзойденную силосную культуру», которая «по продуктивности в три-четыре раза превосходит другие». Кто подумал, что высокая продуктивность обернется катастрофой? Мы обычно не можем предугадать, какой именно вид станет инвазивным. Зато можем предугадать дальнейшие события: массовое истребление местных видов, ажиотаж в СМИ, трата миллионов долларов на восстановление баланса в экосистеме. Или просто исчезновение вида, как в случае с самшитами в России.

К слову о миллионах долларов: на операцию по уничтожению коз на Галапагосах потребовалось 52 месяца и $ 6,1 млн. На борщевик одна только Эстония за один только год потратила $ 400 000. И так далее. Список этих трат бесконечен. Ученые активно пытаются привести в порядок все, что нам известно об инвазиях, базы данных по опасным видам растут, но все охватить, разумеется, очень сложно. Потому что любая Лариса Петровна, съездив в Северную Италию, может привезти в родную Тюмень на подошве новых ботинок семена инвазивного растения.

Какова мораль?

Ничего нового: можно винить глобализацию, можно винить человеческую жадность, эгоизм, бюрократию и нежелание брать на себя ответственность. Можно винить нежелание лиц, принимающих решения, слушать мнение экспертов. Если бы организаторы в свое время прислушались к мнению экологов и сожгли бы партию дорогостоящих итальянских саженцев, сочинские самшиты остались бы с нами. Если бы государственные структуры услышали истошные крики о надвигающейся катастрофе и ввели бы режим ЧС (что позволило бы обойти запрет на использование инсектицидов в заповеднике), а не тратили бы время на выяснение, кто виноват, об огневке можно было бы писать с намного менее горьким чувством.

Тем не менее у нас теперь есть еще более уникальная возможность съездить в горные леса Адыгеи и посмотреть на реликтовые самшиты — единственное место, где они все-таки остались. Главное, идти медленно и зигзагами. Площадь самшита там небольшая.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Как отредактировать биосферу

Что такое генный драйв и как он работает

Что произойдет, если человечество сможет без труда изменять геномы организмов в масштабах целых популяций и даже биологических видов? С легкой руки журналистов генный драйв представляется могущественной и крайне опасной технологией. Но так ли это на самом деле?
Добавить в закладки
Комментарии

Можно считать, что все проявления жизни на планете одинаково прекрасны и имеют равные и неотъемлемые права на существование, но кого мы пытаемся обмануть? Есть организмы, смертельная опасность которых для человека очевидна, а вот полезность для кого-либо в природе, кроме них самих, вызывает сомнения.

Особенно это касается наших паразитов — их скорейшее вымирание можно считать одной из вожделенных задач человечества. Скажем, вирус натуральной оспы с 1977 года официально вымер, и никто по этому поводу особо не страдает. Вот бы повторить этот опыт еще с какой-нибудь заразой! Например, с малярией. Каждый год эта болезнь, вызываемая одноклеточным паразитом Plasmodium falciparum, уносит жизни более 2,7 млн человек, делая своего эксклюзивного распространителя — комара рода Anopheles — самым смертоносным животным на планете. Технология генного драйва теоретически позволяет уничтожить всю мировую популяцию малярийных комаров или генно-модифицировать ее, сделав невозможным перенос плазмодия. Как результат — плазмодий лишается единственного переносчика и вымирает. Мир свободен от малярии, все счастливы. Или все-таки нет?

Упоминания о генном драйве все чаще появляются в заголовках новостей. Одновременно самые серьезные правительственные учреждения мира продолжают тратить целые бюджеты на исследования безопасности этой нашумевшей технологии. Действительно, на первый взгляд ученые получили в руки эдакие садовые ножницы, которыми при необходимости можно уверенно обрезать особенно надоевшие нам ветки древа жизни. Но давайте обо всем по порядку.

Изначально генный драйв был предложен в начале 2000-х под впечатлением от еще совсем недавно открытых «наводящихся эндонуклеаз» (homing endonuclease) Эти ферменты, как и положено любой порядочной эндонуклеазе, режут двойную цепь ДНК на четко обозначенном участке. А сам ген находится внутри такого же участка, ровно посередине — справа и слева от него лежат половинки последовательности, разрезаемой им (запомним этот факт). Когда клетка поймет, что в ее ДНК многовато дырок, включится клеточная система репарации (восстановления) двойных разрывов. Разрыв «застраивается» нуклеотидами по шаблону, в качестве которого берется максимально похожий участок ДНК. А самым похожим участком окажется фрагмент ДНК с геном «наводящейся эндонуклеазы» — вспомним какими последовательностями он окружен. Так система репарации клетки сама же встраивает ген эндонуклеазы в новое место. [ ... ]

Читать полностью

Бремя творцов

Получится ли у нас выжить в эпоху синтетической биологии?

Создание вируса с нуля сегодня становится вполне посильной задачей не только для специалистов в лабораториях, но и для энтузиастов-биохакеров с их гаражными исследованиями. Все это сулит огромные возможности и одновременно — труднооценимые опасности. Станут ли рукотворные биологические вирусы в недалеком будущем такой же обыденностью, как компьютерные в наши дни?
Добавить в закладки
Комментарии

Профессор вирусологии Дэвид Эванс получил отказ в публикации своей статьи в журнале Science. Именно этот простой факт скрывался за многословной и подчеркнуто вежливой формулировкой Каролины Эш, редактора журнала. «Мы признаем ваше техническое достижение, но в конечном итоге пришли к выводу, что публикация не предоставит читателям Science нового биологического знания в достаточной мере, чтобы перевесить значительное административное бремя, которое представляет для редакции ваша рукопись, будучи исследованием двойного назначения».

За два года работу канадского профессора обсуждали на специальном комитете ВОЗ, рукопись просматривали в подведомственных канадскому Минздраву агентствах. Принимать статью Эванса отказались топовые научные журналы Science и Nature Communications. Лишь в январе этого года она была опубликована в бунтарском PLoS ONE. Что же такого сделал доктор Эванc и почему предать огласке результат его работы оказалось столь трудно?

Каролина Эш в чем-то права — в общем-то, в работе Эванса нет ничего революционного. Пользуясь более или менее известными технологиями, команда профессора воскресила предположительно вымерший вирус лошадиной оспы. Однако для того, чтобы понять мотивы исследователей и страхи редакторов Science, нам придется ненадолго отвлечься от этого исследования и обратиться к истории.

Поверженный враг [ ... ]

Читать полностью

Выжимая педаль фотосинтеза

Можем ли мы ускорить главную реакцию биосферы?

Возможно ли сделать фотосинтез чуть более эффективным? Невиданная урожайность и прирост биомассы культурных растений, решение продовольственного кризиса и облегчение производства биотоплива — от перспектив захватывает дух. Недавно молекулярные биологи сделали очередной шаг по этому нелегкому, но столь заманчивому пути.
Добавить в закладки
Комментарии

Гигантские секвойи и пассажиры московского метро, кузнечики на лугу и невидимые глазу амебы в цветущей луже — как бы ни выглядел земной организм, энергия, которую он использует, имеет один первоисточник — солнечный свет. Кванты электромагнитного излучения, падающие на Землю, раскручивают колесо биохимических превращений, запускающих грандиозную машинерию биосферы на нашей планете.

Из этого правила есть, конечно, редкие исключения, например бедные и чудаковатые на вид экосистемы, построенные эволюцией вокруг геотермальных горячих источников, — странные сообщества, живущие, например, рядом с черными курильщиками. Местные бактерии и археи научились синтезировать органическое вещество за счет окислительно-восстановительных реакций, в прямом смысле оседлав горячие струи минеральных растворов, бьющие из-под тонкой океанической коры. Но если закрыть глаза на несколько исключений, то биосферу можно сравнить с водяной мельницей, только роль потока воды на себя здесь берет солнечный свет.

Для того чтобы усваивать лучистую энергию Солнца, живые системы изобрели фотосинтез — целый комплекс сложнейших реакций. Их суть очень проста: с помощью энергии света организм отрывает электроны от какой-нибудь удобной для него молекулы и переносит их на молекулы углекислого газа, восстанавливая их и превращая в молекулы органического вещества, которое потом можно будет опять окислить, получив энергию. Особо преуспели в этом искусстве существа, выбравшие в качестве источника электронов молекулы воды. Оно и не мудрено: в среднем воду на Земле найти гораздо проще, чем какой-нибудь сероводород. Именно этот тип фотосинтеза выбрали предки сегодняшних растений, и с тех пор, в общем-то, жизнь здесь и завертелась.

Центральный узел [ ... ]

Читать полностью