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2022-11-06 14:25

一种来自美国的植物入侵了欧洲——它是怎么做到的?

Ragweed Plant

这种植物,豚草(也被称为豚草),已经一路传播到丹麦。

为了了解被称为豚草的北美入侵植物的传播,研究人员研究了它的基因。

世界上最大的环境问题之一是外来物种。然而,科学家们往往无法解释这些物种为什么或如何能够如此迅速地传播。

“入侵物种是目前影响生物多样性危机的一个关键因素,”挪威科技大学(NTNU)大学博物馆进化基因组学教授迈克尔·d·马丁(Michael D. Martin)说。

生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台(IPBES)确定了全球物种多样性面临的五个最严重威胁。土地利用变化占首位,其次是直接资源开发、气候变化和污染。

然而,第五个问题是许多人可能没有考虑到的:外来物种迁移到它们不属于的地方。然而,科学家们知道它们构成了一个大问题。

然而,目前还不清楚外来物种是如何以及为什么传播得如此迅速。因此,一个由一些世界上最好的遗传专家组成的国际研究小组开始研究普通豚草(豚草)的情况。他们的研究结果最近发表在《科学进展》杂志上。

为什么杂草会蔓延?

豚草原产于北美温带地区,在19世纪通过进口种子和受污染的马饲料意外引入欧洲。近年来,它已蔓延到非洲大陆的相当大一部分地区。今天,受污染的鸟类饲料是引入的主要来源,因此,如果你用进口种子喂鸟,你应该先整理豚草种子。

幸运的是,许多外来物种在造成任何危害之前就死去了,因为它们无法建立和适应新的环境。那么,是什么让普通豚草能够茁壮成长呢?他们的基因掌握着关键。

“我们检测了655份普通豚草标本的遗传物质,其中308份来自植物标本的历史收藏。其中一些已经有190年的历史了,是从这种植物第一次被引入欧洲的时候开始的,”NTNU大学博物馆的进化遗传学专家Vanessa C. Bieker说。

通过这种方式,研究人员能够跟踪豚草到达欧洲后的进化过程。这些信息提供了答案,帮助他们更好地理解是什么导致了今天的巨大传播。

但首先,我们来了解一下为什么外星物种是我们应该担心的东西。

引起全世界的问题

外来物种在世界的大部分地区都造成了问题。在挪威,入侵威胁包括鲑鱼寄生虫Gyrodactylus salaris,水貂,Sitka云杉,花园羽扇豆,美国龙虾,池塘杂草Elodea加拿大,红帝王蟹,加拿大鹅和大猪草。

人类对自然的影响往往是问题的核心。智人的人口今年将超过80亿。在过去的5万年里,人类将物种传播到地球上不属于它们的地方,这是人类改变地球的一种方式。

这些外来物种可以胜过一个地区已经存在的物种。有时它们只是吃当地的物种。其他时间他们吃他们的食物。它们接管了那些无法抵抗入侵者繁殖或利用该地区资源能力的物种的栖息地。

普通豚草长得快,长得大,因此可以胜过当地物种。

兔子和猫

一个著名的例子是澳大利亚的兔子,欧洲人在他们新发现的大陆上放了一些兔子,使它更有家的感觉,也有东西可以打猎。但在澳大利亚,兔子没有天敌可以控制其数量。

五亿只兔子和大自然的巨大破坏之后,兔子不再那么讨人喜欢了。即使在大规模的疾病爆发和控制人口的努力之后,澳大利亚仍然有几亿只兔子,更不用说超过100万只的野生骆驼、2亿只蟾蜍,以及几百万只狐狸和野猫。

猫是世界上鸟类和其他动物真正的最大威胁之一。在美国,猫每年杀死多达40亿只鸟和200多亿只哺乳动物,而在挪威,户外猫杀死约700万只鸟。如果你真的想保护环境,你应该让你的猫呆在室内,并给它做绝育手术。

欧洲更顽强的植物

那么,回到欧洲和普通豚草。该研究小组找到了可以解释这种植物为什么如此成功的答案。

Vanessa C. Bieker说:“欧洲的入侵人口倾向于发展有助于他们防御的基因,比如对抗引发疾病的病原体的基因。”

在欧洲,普通豚草可能已经进化成这样一种方式,使其对当地的威胁更具抵抗力。

自然选择意味着耐寒植物有很大的优势,比不耐寒的植物繁殖得更多。这种情况传播给了将这种优势发扬光大的后代。如今,更顽强的植物已经完全占据了上风。

其他物种有限公司归因于传播

普通豚草一路上也得到了外界的帮助。普通豚草有性繁殖,通过走出自己的物种来弥补在新大陆上缺少伴侣的不足。

迈克尔·马丁说:“我们发现这种植物在欧洲与几乎同一时期引入的近亲物种杂交。”

这种行为意味着普通豚草不需要在附近有另一株普通豚草来获得立足点,因为来自近亲的花粉可以用来产生种子。这在人口规模较小的引入早期阶段尤其有用。

传到了丹麦

这种植物也可能通过来到这里来躲避它在北美的敌人。在它的自然栖息地,它很容易受到细菌病原体的攻击。

在欧洲,当地的细菌没有与普通豚草共同进化,所以它们没有造成直接的威胁。入侵植物可以将更多的能量用于生长和繁殖,而不是用于防御,这反过来又使它比当地植物更有优势。

普通豚草在其母大陆北美的部分地区也是一个问题。农业和移民帮助将这种植物传播到美国一些非本地植物。你可以在这里阅读更多相关信息。

丹麦目前是豚草的北部界限,现在它在那里越来越多。该工厂目前对挪威没有威胁,可能是因为该国恶劣的气候。

这对现在来说是好事,对花粉过敏患者来说也是好事,否则他们可能会害怕花粉季持续到11月。如果气候变化带来暖冬,我们将看到会发生什么。也许忍受寒冷的冬天,时不时地冻一冻并没有那么糟糕。

参考:《揭示一种非凡植物入侵的基因组基础》作者:Vanessa C. Bieker, Paul Battlay, Bent Petersen, Xin Sun, Jonathan Wilson, Jaelle C. Brealey, François Bretagnolle, Kristin Nurkowski, Chris Lee, Fátima Sánchez Barreiro, Gregory L. Owens, Jacqueline Y. Lee, Fabian L. Kellner, Lotte van Boheeman, Shyam Gopalakrishnan, Myriam Gaudeul, Heinz Mueller-Schaerer, Suzanne Lommen, Gerhard Karrer, Bruno Chauvel, Yan Sun, Bojan Kostantinovic, Love Dalén, Péter Poczai, Loren H. Rieseberg,M. Thomas P. Gilbert, Kathryn A. Hodgins和Michael D. Martin, 2022年8月24日,科学进展。DOI: 10.1126 / sciadv.abo5115