Теперь ученые из Университета Рутгерса провели первое исследование того, как происходит эволюция после вторжений, изменяющих естественные системы.Экспериментальные вторжения — тщательно продуманные эксперименты, разработанные докторантом Кара А. Фэйлас и ее советником профессором Питером Дж. Морином — проходили в стеклянных банках, подходящих для пикантного джема или желе, с тысячами микроскопических организмов на каждой стороне.
Войдя в сосуды — неизведанную территорию — захватчики выиграли несколько битв и проиграли «туземцам».«Часто мы знаем первоначальные воздействия инвазивных видов, но мы не знаем долгосрочных воздействий — будет ли ситуация улучшаться или ухудшаться», — сказал Морен, выдающийся профессор кафедры экологии, эволюции. Природные ресурсы в школе экологических и биологических наук. «Кара обнаружила, что и то и другое может произойти, и это будет во многом зависеть от деталей биологии интродуцированных видов и биологии сообщества, в которое вторглись».
Ученые Рутгерса выступили соавтором исследования «Эволюция изменяет последствия вторжений в экспериментальные сообщества», которое недавно было опубликовано в журнале Nature Ecology. Эволюция.
Как правило, биологические вторжения происходят, когда люди вводят экзотические виды — случайно или намеренно — в районы, где они не являются местными, сказал Фэйлас. Инвазивные виды, подмножество экзотических видов, обычно экологически или экономически вредны.
«Вторжения могут вызвать вымирание, и это зарегистрировано во всем мире», — сказала она. «Они также могут уменьшить разнообразие из-за конкуренции, хищничества и распространения патогенов».В своем исследовании исследователи Рутгерса сравнили характеристики популяций постоянных и вторгшихся видов до и после того, как они взаимодействовали и потенциально эволюционировали в течение примерно 200–400 поколений. Они использовали две разные группы местных видов, состоящие из водных бактерий, инфузорий — простейших с волосковыми выступами, называемых ресничками, — и коловраток, организмов с покрытыми ресничками ртами и выдвижными лапками. Инфузории и коловратки были собраны в Bamboo Pond в Rutgers Gardens в Нью-Брансуике.
В ходе почти двухлетних экспериментов один вид из каждой группы был обозначен как захватчик другого сообщества. В одной группе было пять инфузорий и одна коловратка. В другой группе было три разных инфузории и другая коловратка.Миры организмов были неплотно закрыты банками на 8,5 унций — размером с банку с желе.
В банках были еда, витамины, стерильная вода и два стерильных зерна пшеницы для дополнительных питательных веществ.По словам Морена, вероятно, что в микрокосме, или банке, были сотни тысяч простейших, и популяции менялись довольно быстро, со многими шансами на мутации.«Каждый раз, когда человек делится, он все еще жив, и для размножения большинства этих организмов требуется от шести до 24 часов», — сказал он.Результаты исследования показали, что взаимодействие микробов изменило производительность местных и вторгшихся видов, и исследователи считают, что эволюция привела к различиям в производительности.
Несколько видов были в изобилии вначале, но вымерли (их не удалось найти в банке) после вторжения, добавил Фэйлас.По словам Морена, в природе большинство биологических вторжений случаются.«Потребовалось несколько попыток, чтобы европейский скворец обосновался в Северной Америке, и это было сделано намеренно», — сказал он. «Теперь они проклятие каждой местной птицы».
«Цыганская ночная бабочка была завезена в Северную Америку кем-то, кто хотел посмотреть, смогут ли они создать шелковую промышленность, используя цыганку», — сказал Морен. «Клетка, в которой они содержались, была повреждена, их отпустили, а остальное уже история».Тем не менее, по словам Фэйлласа, многие организмы, такие как изумрудный мотылек, убивающий ясени, случайно попадают в организм в результате коммерческой деятельности. К ним относятся азиатский длиннорогий жук, который также нападает и убивает деревья и, вероятно, прибыл в транспортных контейнерах или поддонах.По словам ученых, биологическое вторжение особенно разрушительно, когда вводится хищник или патоген, и когда местные виды никогда не сталкивались с хищником.
По словам Фэйлласа, изменение климата является основным фактором биологических инвазий, и его влияние, вероятно, возрастает.«Предположительно, по мере изменения климата виды, которые могут вторгнуться, будут меняться, или изменятся ареалы вторгшихся видов», — сказала она.
«Суть в том, что мы должны ожидать изменений в воздействии инвазивных видов по мере того, как захватчики и местные виды со временем эволюционируют», — сказал Морин.