一種來自美國的植物入侵了歐洲:它是如何做到的?
世界上最大的環境問題之一是外來物種。然而,科學家們往往無法解釋為什麼或如何這些物種能夠如此迅速地傳播。挪威科技大學(NTNU)大學博物館的進化基因組學教授邁克爾-D-馬丁說:”入侵物種是現在影響生物多樣性的危機中的一個關鍵因素。”
生物多樣性和生態系統服務政府間科學政策平台(IPBES)已經確定了對全世界物種多樣性最嚴重的五個威脅。土地使用的變化居於首位,其次是直接的資源開發、氣候變化和污染。
然而,第五個問題是許多人可能沒有考慮過的:外來物種移入不屬於它們的地方。然而,科學家們知道它們構成了一個大問題。
然而,目前還不能確定外來物種是如何以及為何如此迅速地傳播。因此,一個由世界上一些最好的遺傳學專家組成的國際研究小組已經著手研究普通豚草(Ambrosia artemisiifolia)的案例。他們的研究結果最近發表在《科學進展》雜誌上。
為什麼豚草會蔓延?
普通豚草原產於北美洲的溫帶地區,在19世紀通過進口種子和受污染的馬飼料意外地被引入歐洲。近年來,它已經蔓延到整個歐洲大陸的相當一部分地區。今天,受污染的鳥類飼料是一個主要的引進來源,因此如果你用進口種子在外面餵鳥,你應該先把豚草的種子整理出來。
幸運的是,許多外來物種在造成任何傷害之前就已經無法繁殖,因為它們無法建立和適應新的環境。那麼,是什麼使普通豚草能夠茁壯成長?它們的基因是關鍵。
“我們檢查了655個普通豚草標本中的遺傳物質,其中308個標本取自植物園的歷史植物收藏。”NTNU大學博物館的進化遺傳學專家Vanessa C. Bieker說:”其中一些標本有190年的歷史,是該植物首次被引入歐洲的時候。”
通過這種方式,研究人員能夠跟踪普通豚草自到達歐洲以來的演變過程。這些信息提供了答案,幫助他們更好地理解是什麼導致了今天豚草失控的傳播。
但首先,我們要了解一下為什麼外來物種是我們應該擔心的問題。
導致全球範圍內的問題
外來物種在世界大部分地區造成了問題。在挪威,入侵威脅包括鮭魚寄生蟲Gyrodactylus salaris、水貂、Sitka雲杉、花園羽扇豆、美國小龍蝦、池塘雜草Elodea canadensis、紅王蟹、加拿大鵝和巨型豬籠草。
人類對自然的影響往往是問題的核心。智人的人口今年將超過80億。在過去的5萬年裡,將物種傳播到不屬於它們的全球各地,是人類改變地球的一種方式。
這些外來物種可能會超過一個地區已經存在的物種。有時它們只是吃當地的物種。其他時候,它們會吃它們的食物。它們佔據了那些無法抵禦入侵者的繁殖能力或利用該地區資源的物種的棲息地。
普通豚草生長迅速,個頭很大,因此可以超越當地物種。
兔子和貓
一個著名的例子是澳大利亞的兔子,歐洲人在他們新發現的大陸上放養了一些兔子,以使其更有家的感覺,並有東西可以獵取。但是在澳大利亞,兔子們沒有可以控制種群的天敵。
5億隻兔子和對自然界的巨大破壞之後,兔子不再那麼令人愉快。即使在大規模的疾病爆發和大力控制人口之後,澳大利亞仍然有幾億隻兔子,更不用說還有一百多萬隻野駱駝,兩億隻蟾蜍,以及幾百萬隻狐狸和野貓。
貓是對全世界鳥類和其他動物真正的大威脅之一。在美國,它們每年殺死多達40億隻鳥和200多億隻哺乳動物,而在挪威,戶外貓咪殺死了大約700萬隻鳥。如果你真的想幫助環境,你應該把你的貓關在屋裡–並且給它做絕育。
對歐洲更有威脅的植物
回到歐洲和普通豚草。研究小組找到了可以解釋這種植物為何如此成功的答案。
Vanessa C. Bieker說:”歐洲的入侵種群有利於發展有助於其防禦的基因,比如對抗引發疾病的病原體的基因。”
在歐洲,普通豚草可能以這樣一種方式進化,使該植物對當地的威脅變得更有抵抗力。自然選擇意味著堅韌的植物有很大的優勢,比不太堅韌的標本更經常地繁殖。這一點傳播到了後代身上,他們將這種優勢發揚光大。今天,更堅韌的植物已經完全接管了。
其他物種對傳播也有貢獻
一路走來,普通豚草也得到了外來者的幫助。普通豚草進行有性繁殖,並通過在自己的物種之外進行繁殖,彌補了新大陸上夥伴的不足。
邁克爾-馬丁說:”我們發現,這種植物在歐洲與大約在同一時間引進的密切相關的物種進行雜交。”
這種行為意味著普通豚草不需要在附近有另一種普通豚草植物,該植物就可以獲得立足點,因為來自近親的花粉可以用來生產種子。在引進的早期階段,當種群規模較小時,這一點特別有用。
一路傳播到丹麥
這種植物也可能是為了躲避它在北美的敵人而來到這裡。在它的自然家園範圍內,它很容易受到細菌病原體的攻擊。
在歐洲,當地的細菌沒有與普通豚草共同進化,因此它們沒有構成直接威脅。入侵的植物可以將更多的能量用於生長和繁殖,而不是用於防禦,這反過來又使它比當地的植物更具優勢。
普通豚草在其家鄉北美大陸的部分地區也是一個問題。農業和定居者幫助將這種植物傳播到美國的一些地方,而這些地方並不是這種植物的原產地。
丹麥目前是普通豚草的北部界限,它現在正在那裡變得更加成熟。該植物目前在挪威不是一個威脅,可能是因為該國的惡劣氣候。
這對現在來說是好事–對花粉過敏症患者來說也是如此,否則他們可能會害怕一個持續到11月的季節。如果氣候變化導致冬季變暖,我們將看到會發生什麼。也許忍受我們寒冷的冬天,偶爾凍一凍,畢竟不是那麼糟糕。