Referát na vybrané kapitoly z knihy Biological Invasions (Pimentel 2002) do předmětu Invazní ekologie (ZOO/INEKO) 2011 Vítková Dorota OTŽP, I. ročník 22.8.2011
OBSAH ÚVOD...3 1 ŠKODY NA ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ A SOUVISEJÍCÍ SNÍŽENÍ NÁKLADŮ...4 1.1 ROSTLINY...4 1.2 SAVCI...5 1.3 PTÁCI...5 1.4 OBOJŽIVELNÍCI A PLAZI...6 1.5 RYBY...6 1.6 ČLENOVCI A KROUŽKOVCI...6 1.7 MĚKKÝŠI...7 2 PLODINY, PASTVINY, LESNÍ ZTRÁTY A SOUVISEJÍCÍ SNÍŽENÍ NÁKLADŮ...8 2.1 PLEVELE...8 2.2 ŠKŮDCI OBRATLOVCŮ...8 2.3 HMYZÍ ŠKŮDCI A ROZTOČI...9 2.4 ROSTLINNÉ PATOGENY...10 3 ŠKŮDCI ZVÍŘAT...11 4 LIDSKÉ NEMOCI...12 5 OHROŽENÍ NEPŮVODNÍCH DRUHŮ...13 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY...15 PŘÍLOHY...16 2
ÚVOD V historii USA je přibližně 50 000 nepůvodních druhů jako např. kukuřice, pšenice, rýže a další potravinářské plodiny, i dobytek, drůbež a jiná zvířata. Tyto invazní druhy dnes tvořící více než 98% produkce pro americké jídlo. Další nepůvodní druhy byly využity pro ekologickou obnovu krajiny, jako biologická obrana proti škůdcům, pro sport, domácí mazlíčci apod. Nicméně, způsobily značné hospodářské ztráty v zemědělství, lesnictví, americké ekonomice a životním prostředí. 3
1 ŠKODY NA ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ A SOUVISEJÍCÍ SNÍŽENÍ NÁKLADŮ Většina obratlovců a rostlin byla zavlečena do USA úmyslně, zatímco bezobratlí živočichové a mikroorganismy nikoliv. (Posledních 40 let zvýšená invazí a rizika v důsledku populačního růstu, pohybu osob a změny prostředí, ale i obchod s výrobky mezi zeměmi.) Na Floridě z přibližně z 25 000 nepůvodních rostlinných druhů, které byly dovezeny, zejména jako okrasné květiny, vice než 900 uniklo do okolních přírodních ekosystémů. Nepůvodní plevele se rozšiřují rychlostí asi 700 000 ha/rok do americké přírody. 1.1 Rostliny Většina invazních rostlin se sídlem v USA byla dovezena na jídlo, nebo k okrasným účelům. Odhaduje se, že 5000 druhů uniklo a nyní existují v přírodních ekosystémech. Nepůvodní plevele se rozšiřují a napadají asi 700.000 ha / rok. Kyprej vrbice (Lythrum salicaria) byla na počátku 19. Století představena jako okrasná rostlina. Šíří se rychlostí 115.000 ha / rok a mění strukturu mokřadů. Konkurenčně stojí fialová Loosestrife, která ohrožuje volně žijící živočichy. Loosestrife se vyskytuje v 48 státech. Na Hawaji roste celekm 2690 druhů rostlin, z nichž je 946 nepůvodních. Asi 800 původních je v současné době ohroženo. V Kalifornii nyní dominuje chrpa žlutá (Centaurea solstitalis) na 4 mil. he travních porostů. (Příloha obr. č.1) Podobně sveřep střešní (Bromus tectorum) dramaticky mění vegetaci a faunu mnoha přírodních ekosystémů (hlavně Idaho a Utah). Tamaryšek pětimužný (Tamarix pendantra), eukalypt (Eucalyptus spp.), pepřovec terebintolistý (Scinus terebinthifolius), (Melaleuca quenquenervia) tyto stromy vytlačily přirozené stromy, keře a jiné typy vegetace a související populace zvířecích druhů. Na Floridě se vyskytující vodní plevele - přeslice vodní (Hydrilla verticillata), tokozelka nadmutá (Eichhornia crassipes), babelka řezanovitá (Pistia straiotes) mění koloběh živin, snižují rekreační využití řek i jezer a mění výskyt vodních živočichů. 4
1.2 Savci Asi 20 druhů savců bylo zavlečeno do Států, mezi které patří psi, koně, kočky, kozy, jeleni, ovce apod. (tato zvířata většinou uprchla, nebo byla vypuštěna do přírody). Například koza (Capra hilus) na ostrově San Clemente jsou odpovědné za vyhynutí osmi endemických druhů rostlin a ohrožení dalších osmi původních druhů rostlin. Někteří hlodavci se stali vážnými škůdci v zemědělství, v průmyslu a domovech. Např. na drůbežích farmách připadá přibližně jeden potkan na každých pět kuřat, což při předpokladu, že dospělý potkan zkonzumuje zrní v hodnotě $ 15/rok, pak celkové náklady na hubení krys ve Státech je více než $ 19 000 000 000/rok. Jedna z prvních příčin selhání biologické kontroly, bylo použití Herpestes auropunctatus (promyka zlatá). Na území Puerto Rico, Karibiku a Havajských ostrovů byla vysazena promyka jako predátor krys, avšak místo toho predovala na hnízdících ptácích, obojživelnících a plazech. Na základě toho odhadujeme, že promyka je příčinou přibližně škod ve výši 50 milionů dolarů každý rok v Puerto Rico a na Havajských ostrovech. Zdivočelá kočka domácí se stala také velkou hrozbou, zejména pro ptačí populace. Odhaduje se, že zdivočelé kočky zabijí ve Virginii a Wisconsinu více než 3 miliony ptáků v jednotlivých státech za rok. (Organizace PET zjistila, že lovec vynaloží $ 216 za zástřel ptáka, zatímco odborníci $ 800 za odchování a vypuštění ptáka do přírody.) Celkové škody na amerických ptačích populacích okolo $ 17.000.000.000 ročně. 1.3 Ptáci Přibližně 97 z 1000 druhů ptáků ve Spojených státech jsou exotičtí. Vrabec domácí se stal škůdcem, jelikož škodil na rostlinách kolem domů a veřejných budov, při konzumaci pšenice, kukuřice a pupenů ovocných stromů. Nejvíce vážným škůdcem ptáků v USA je holub domácí (Columba livia), který existuje ve většině měst. Holubi jsou považováni za nepříjemné, protože škodí na budovách, sochách, autech i lidech a krmí se obilím. Řízení nákladů na holuby vyjde minimálně na $ 9/1 jedinec na rok. Holubi jsou považováni za přenašeče chorob - více než 50 lidí a zvířat onemocní ornitózou, histoplazmózou, encefalitidou apod. 5
1.4 Obojživelníci a plazi Obojživelníci a plazi představují v USA asi 53 druhů. Všechny z těchto druhů (nepůvodních) se vyskytují v relativně teplých státech (Florida 30 druhů). Bojga hnědá (Boiga irregularis) se rozšířila v USA na území Guam bezprostředně po 2. světové válce, kde začala redukovat populace ptáků, drobných savců a ještěrek. Z původních 13 druhů lesních ptáků původně nalezených na Guamu, existují nyní 3 druhy (dále z 12 druhů ještěrek nyní 3 druhy). (Příloha obr. č.2) Had jí také kuřata, vejce ptáků v klecích hl. problém pro drobné zemědělce a vlastníky mazlíčků. Bojga také lozí po stromech a pomocných tyčích, čímž způsobuje po celém ostrově výpadky elektřiny (jeden výpadek po celém ostrově způsobuje škodu za více než $ 250.000 pro dodavatele). Jed bojgy je mírně jedovatý a způsobuje škodu na veřejném zdraví, zvláště pokud pokouše malé děti. Bojga hnědá osídlila i Havaj, ale prozatím zde byla vyhlazena. Havaj preventivně dává na prevenci proti hadovi $ 1,6 mil. Celkové náklady spojené s hadem jsou proto více než $ 5,6 mil. / rok. 1.5 Ryby Celkem 138 nepůvodních druhů ryb bylo zavlečeno do Spojených Států. 78-80 těchto druhů, byly ve státech s mírným podnebím, jako je jako Florida (50 druhů) a Kalifornie (56 druhů). Na Havaji se establishovalo 33 nepůvodních sladkovodních druhů. 44 původních druhů ryb jsou ohroženy v USA nepůvodními druhy. Dalších 27 přirozených druhů je také negativně ovlivněno introdukcí. Amur bílý (Ctenopharyngodon idella) snižuje přírodní vodní vegetace, zatímco kapr obecný (Cyprinus carpio) snižuje kvalitu vody zvýšením zákalu. Některé nepůvodní druhy poskytují hospodářské přínosy ke zlepšení sportovního rybolovu. (Přestože sportovní rybolov přispívá k ekonomice, exotické ryby mají za následek ztrátu až 1 miliardu dolarů ročně). 1.6 Členovci a kroužkovci Zhruba 4500 druhů členovců v USA (2582 druhů na Havaji a více než 2000 druhů kontinentální Spojené státy) bylo zavedeno do Spojených států. Také 11 žížalovitých druhů a téměř 100 vodních bezobratlých živočichů bylo introdukováno. 6
Například, mšice Adelges piceae způsobuje škody v přirozeném lesním ekosystému. Za poslední dvě desetiletí se rozšířila po celém jižním Apalačském pohoří, kde zničila až 95% jedlí. Má na svědomí ztrátu dvou nativních ptačích druhů a invazi tří dalších druhů ptáků. Mravenci - Solenopsis invicta zabíjí kuřata, ještěrky, hady a na zemi hnízdící ptáky (na tyto mravence připadá i pokles v severní virginské populaci křepelky). Jižní státy jsou ovlivněny i jiným hmyzem termity Coptotermes formosanus, kteří způsobují škody až ve výši jedné miliardy dolarů za rok (především v New Orleans). Evropský krab Carcinus maenas se živí velkým množstvím původních ústřic a krabů, ale je i spojen se zánikem Softshell Clam průmyslu v Nové Anglii. 1.7 Měkkýši Slávička mnohotvárná (Dreissena polymorpha) a korbikula asijská (Corbicula fluminela) se staly vážnými škůdci ve vodním ekosystému v USA. (Příloha obr. č.3) Slávička mnohotvárná byla nejprve nalezena v Lake St. Clair v Detroitu poté, co prostřednictvím balastní vody vycestovala z Evropy do velkých jezer. Slávička se rozšířila do většiny vodních ekosystémů ve východních Spojených státech. Očekává se, že napadne většinu sladkovodních stanovišť v celé zemi přibližně do 20 let. Na některých lokalitách dosáhla hustota slávky až 700.0000/m 2. Slávička také napadá a ucpává vodu v sacím potrubí a poškozuje zařízení pro filtraci vody. Dalším škůdcem je šášeň vodní (Teredo navalis), který byl poprvé představen na San Francisko Bay. Škoda se odhaduje na 200 milionů dolarů za rok. 7
2 PLODINY, PASTVINY, LESNÍ ZTRÁTY A SOUVISEJÍCÍ SNÍŽENÍ NÁKLADŮ Mnohé plevele, hmyzí škůdci a rostlinné patogeny jsou biologickými útočníky, způsobujícími několika miliardové ztráty (dolarů) na úrodě, pastvinách a lesích. 2.1 Plevele V systému pěstování plodin, včetně pícniny, bylo představeno asi 500 rostlinných druhů jako škůdci, někteří z nich jako je čirok halepský (Sorghum halapense) a kudzu (Pueraria lobata), byly představeny jako plodiny, ze kterých se později stali škůdci. Většina z nich byla náhodně dovezena při dovozu různých rostlinných materiálů, mezi nimiž byly barborka obecná (Barbarea vulgaris) a pcháč oset (Cirsium arvense). V zemědělství USA způsobují plevele snížení výnosů o 12%. Průzkum ukazuje, že asi 73% plevelných druhů jsou nepůvodními. Nicméně, nepůvodní plevele jsou často vážnějšími škůdci, než nativní plevel. Některé plevele jsou toxické pro skot a volně žijící kopytníky, jako je pryšec obecný (Euphoria esula). Odhaduje se, že každý rok se vydává asi 1,3 miliardy dolarů na boj s hmyzem, plevelem a škůdci každý rok. Velkou část tohoto plevele tvoří pampelišky (Taraxacum officinale), kdy $ 1 miliardy se investuje do hubení nepůvodních plevelů na golfových hřištích. Plevelné stromy mají také ekonomický dopad od $ 3-6milionů ročně, jež jsou vynakládány na kontrolu stromu Melaleuca na Floridě. 2.2 Škůdci obratlovců Kůň domácí (Equus caballus) a osel africký (Equus asinus), kteří byli záměrně vypouštěni na západě Spojených států, dosáhli volně žijící populace přibližně okolo 50.000 jedinců. Tyto zvířata spásají především přirozenou vegetaci, což znamená, že jednoleté nepůvodní rostliny nahrazují dlouholeté nativní rostliny. Osel africký, jenž obývá severozápadní Spojené státy, také snižuje základní potravinové zdroje původních ovcí bighorn a ptactva (semena), čímž snižuje množství těchto nativních zvířat. Velké populace koní a oslů přijdou národ na $ 5 milionů. 8
Biologická invaze divokých prasat (Sus scrofa), domácí v Eurasii a severní Africe, jež byly zavlečeny do některých amerických parků pro lov (včetně kalifornského pobřeží a Havajských ostrovů), podstatně změnily vegetaci v těchto parcích. Na Havaji, v místech kde žijí prasata, je více než 80% půdy nahé (prohloubení eroze půdy). (Cca 1500 prasat na park.) Divoká prasata se stala také velkým problémem na Floridě, kde jejich populace vzrostla na více než 500.000. Podobné je to v Texasu, kde se jejich počet pohybuje v rozmezí od 1 milionu až 1,5. Na Floridě, v Texasu i jinde prasata škodí na zrní, arašídech, sóje, bavlně, seně a různé zelenině, stejně jako na životním prostředí. Prasata mimo jiné, jsou přenašeči brucelózy, pseudobrucelózy a trichinózy jak na člověka, tak i na zvířata. Odhadem žije v celém státě 4 miliony divokých prasat. Jedno prase může způsobit škody na úrodě až $ 1000 za jednu noc. Další zvířata, která ohrožují produkci plodin, jsou ptáci. Evropský špaček obecný (Sturnus vulgaris) je vážným škůdcem a jeho výskyt se odhaduje na hustotu více než 1 ha v zemědělských regionech. Špačci jsou schopni zničit na 1 ha třešně v hodnotě $ 2000. Celkové ztráty způsobené špačky jsou přibližně $ 800 milionů / rok. Špačci jsou zapletení do přenosu až 25 nemocí, včetně Parrot horečky a dalších lidských nemocí. 2.3 Hmyzí škůdci a roztoči Přibližně 500 nepůvodních druhů hmyzu a roztočů jsou škůdci na plodinách ve Spojených Státech. Každý rok hmyzí škůdci zničí asi 13% potenciálu rostlinné výroby ve Spojených státech, což představuje hodnotu asi $ 33 bilionů. Odhaduje se, že ztráty kolem $ 13 miliard mají na svědomí zavlečení škůdci. Jako opatření proti hmyzu, se každým rokem použije $ 1,2 miliardy na pesticidy. Celkové roční náklady na ochranu před nepůvodními hmyzími škůdci činí $ 14,4 miliard. Asi 360 nepůvodních druhů hmyzu sídlí v amerických lesích a přibližně 30% z nich jsou nyní vážnými škůdci. Hmyz způsobil ztrátu přibližně 9% lesních produktů ve výši $ 7 miliard. Bekyně velkohlavá (Lymantria dispar), jež byla úmyslně zavlečena do Massachusetts kvůli hedvábí, se stala hlavním škůdcem lesa, okrasných stromů, zejména dubů. USA Forest Service v současné době utrácí $ 11mil. ročně na kontrolu bekyně velkohlavé. (Příloha obr. č.4) 9
2.4 Rostlinné patogeny Odhaduje se, že ve Spojených státech je 50.000 parazitálních a ne-parazitálních nemocí rostlin, z nichž většina je způsobena houbovými druhy. Mnohé z těchto bakterií jsou nepůvodní a byly přivezeny nedopatřením se semeny a dalšími částmi hostitelských rostlin a od té doby se staly hlavními škůdci ve Spojených státech. Ztráty plodin na všech patogenech se odhadují na $ 33 bil. za rok. Přibližně 65% lze přičítat nepůvodním rostlinným patogenům. V lesích jsou dřeviny napadeny více než 20 nepůvodními druhy rostlinných patogenů. Dva z nejvážnějších rostlinných patogenů jsou původce rakoviny kůry kaštanovníku Cryphonectria parasitica a Ophiostoma ulmi škodící na jilmech. Před zavlečením Cryphonectria parasitica přibližně 25% východního listnatého lesa USA tvořily stromy kaštanů. Nyní kaštany téměř vymizely. Odstraňování Ophiostoma ulmi stojí asi $ 100 milionů za rok. 10
3 ŠKŮDCI ZVÍŘAT Exotické mikroby (např. rotavirus telecího průjmu) a paraziti (např. Muscaautumnalis), byli přineseni do USA společně s hospodářskými zvířaty. Více než 60 mikrobů a parazitů mohou napadnout hospodářská zvířata v USA a stát se vážnými škůdci. Aktuální ztráty na hospodářských zvířatech se odhadují na $ 9 miliard za rok. 11
4 LIDSKÉ NEMOCI Nepůvodní onemocnění, jež má dnes největší dopad na člověka je Syndrom získaného selhání imunity (AIDS), syfilis a chřipka. V roce 1993 bylo zaznamenáno 103.533 případů AIDS. Celkové náklady na léčbu této nemoci vyjdou v průměru na $ 6 miliard za rok. Nový druh chřipky pocházející z Dálného východu se rychle rozšířil do Spojených států. Chřipka způsobuje v USA každý rok 540 úmrtí. Náklady na hospitalizaci při vypuknutí chřipky (jako je např. typ A), mohou přesáhnout $ 300 milionů. Každým rokem je zhruba 53.000 případů nakažených syfilisem v USA. Na léčbu nakažených novorozenců jde každoročně $ 18,4 mil. V Spojených státech přijde každoročně o život díky AIDS a chřipce více než 40.000 lidí. Náklady na léčení těchto nemocí jsou cca $ 6,5 miliardy za rok. Náklady na léčbu jiných exotických nemocí jsou mnohem vyšší. Riziko exotických nemocí existuje a zvyšuje se díky rychlé přepravě, zásahům civilizace do nových ekosystémů a rostoucímu poškozování životního prostředí. 12
5 OHROŽENÍ NEPŮVODNÍCH DRUHŮ Při více než 50.000 nepůvodních druhů ve Spojených státech, nemusí být jejich škodlivá činnost nijak velká, aby způsobila značné škody na veřejném zdraví a přirozených i řízených ekosystémech. Sada ekologických faktorů může u nepůvodních druhů způsobit, aby se staly bohatými a vytrvalými. Patří mezi ně nedostatek přírodních nepřátel (např. fialová Loosestrife), vývoj nových sdružení mezi cizími parazity a hostiteli (např. virus AIDS), účinní predátoři v novém ekosystému, umělé nebo narušené stanoviště, jež poskytují příznivé podmínky ekosystému pro invazivní cizince. Studie ukazuje, že ekonomické škody související s nepůvodními druhy a jejich řízení činí přibližně $ 137 mld. ročně. U některých nejvíce škodlivých exotických druhů nejsou známy přesné ekonomické náklady. Např. bojga hnědá (zodpovědná za vymírání desítek ptačích druhů a ještěrek na Guamu) u níž jsou známy jen minimální údaje o nákladech. V ostatních případech, jako je slávička mnohotvárná, či divoká prasata, jsou jejich data přesnější. Pokud by bylo možné přiřadit peněžní hodnoty k vymírání druhů, ke ztrátě biodiverzity, k nákladům na destruktivitu nepůvodních druhů a k ekosystémovým škodám, byly by nepochybně vyšší než $ 137 mld. ročně. Většina rostlinných a živočišných druhů USA jsou nepůvodní, což se ukázalo jako zásadní pro životaschopnost země, zemědělství a ekonomiku. Nepůvodní plodiny jako kukuřice a pšenice jsou důležité, zatímco slávička mnohotvárná a exotický plevel mají velmi negativní dopady. Skutečnou výzvou není určit přesné náklady dopadů exotických druhů, ale zabránit dalšímu poškozování přirozených a řízených ekosystémů. Směr prevence musí brát v úvahu způsob, jak se nepůvodní druh dostal a usadil v USA. Invaze se značně liší, je nutná celá řada strategií. Efektivní prohledávání letišť i přístavů při vstupech, pomůže snížit příležitost pro biologické útočníky. Tento problém získává pozornost politiků. Prezident Clinton vydal vládní nařízení (1999) pro přidělení $ 28 mil. na boj proti invazním druhům a na vytvoření Národní rady invazních druhů. Federální výbor pro řízení exotických škodlivých plevelů (FICMNEW), byl vytvořen v rámci pomoci v boji proti nepůvodním druhům rostlin. Cílem FICMNEW je vzdělávání, vytváření partnerství mezi zúčastněnými skupinami, a stimulace výzkumů týkajících se problému biologického útočníka. 13
14
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY Pimentel D. (2002): Biological Invasions - Economic and Environmental costs of Alien Plant, Animal, and Microbe Species. CRC Press, Florida-USA, str. 286-297. 15
PŘÍLOHY Obr. č.1: Centaurea solstitialis (biolib.cz) Obr. č.2: Boiga irregularis (wildherps.com) 16
Obr. č.3: Dreissena polymorpha (en.wikipedia.org) Obr. č.4: Lymantria dispar (http://wangshaopeng.wordpress.com) 17