Городские захватчики. Как инвазивные виды захватывают города?

Города по своей природе являются очагами инвазивных видов: постоянное движение и смешение означают, что бесчисленные новые растения и животные регулярно сталкиваются с лотереей естественного отбора. Большинство новичков исчезают или образуют лишь небольшие популяции, но время от времени какой-то вид взрывается на сцене и становится проблемой.

Любовь пятнистых фонарниц к городам может быть секретом их инвазивного успеха.

Пожалуй, ни один вид не совершал столь эффектного появления, как пятнистая фонарница (Lycorma delicatula), которая за последнее десятилетие наводнила города Среднеатлантического побережья США в огромных роях с крылышками в горошек. Хотя в сельской местности они представляют скорее экономическую угрозу (особенно сильно повреждая виноградники), новое исследование показывает, что их успех в городской среде — тоже не случайность.

Для Кристин Уинчелл, эволюционного эколога из Нью-Йоркского университета, появление пятнистой фонарницы в Нью-Йорке в июле 2020 года оказалось счастливой случайностью. Она хотела проверить гипотезу, называемую антропогенно-индуцированной адаптацией к инвазии: идея о том, что ландшафты, изменённые человеком по всему миру (города — самый крайний пример), экологически более схожи друг с другом, чем природные экосистемы. Поэтому виды, адаптированные к местным городским условиям, могут легче вторгаться в отдалённые города.

Пятнистые фонарницы казались правдоподобным примером: в США их впервые обнаружили в 2014 году примерно в часе езды от центра Филадельфии, а сегодня их распространение отслеживается вдоль сети городов от Гринсборо (Северная Каролина) до Бостона на севере и Детройта на западе, с отдельными вспышками вплоть до Чикаго, Цинциннати, Нэшвилла и Атланты.

Уинчелл и её коллеги собрали пятнистых фонарниц с захваченной территории, а также из городских и сельских районов в родном Шанхае и изучили их гены. Они подтвердили, что популяция этих насекомых в США происходит из одного заноса, как и подозревали исследователи, что создало характерное «бутылочное горлышко» в генетическом разнообразии вида. Подробности были опубликованы в Proceedings of the Royal Society B.

Более интригующим оказалось то, что учёные обнаружили следы двух предыдущих «бутылочных горлышек» в популяции, которая затем распространилась по США, — одно около десятилетия назад, вероятно, вызванное первоначальным вторжением фонарницы в Южную Корею, и ещё одно около 170 лет назад. Это более старое «бутылочное горлышко» совпало с урбанизацией Шанхая. Более того, исследователи нашли ключевые гены, связанные с токсинами, у современных шанхайских фонарниц, собранных в городских районах, но не у особей из природных лесов. Эти гены, возможно, помогли насекомым закрепиться в городской среде задолго до того, как они попали в США.

«То, что они приземлились в крупнейшем непрерывном мегаполисе США, вероятно, сыграло важнейшую роль в их быстром распространении здесь», — говорит Уинчелл. «Если вы сядете на поезд в Балтиморе и поедете до Бостона, по пути будет множество мест, где можно выйти, и вы всё ещё останетесь в городе, — добавляет она. — Это даёт им гораздо больше возможностей расселяться в среде обитания, к которой они адаптированы».

Другие исследования показали, что в США городские пятнистые фонарницы становятся крупнее сельских, а это значит, что они потенциально могут путешествовать дальше благодаря относительно большим запасам энергии, производить больше потомства или лучше переносить высокие температуры — что говорит о продолжающейся эволюции.

История пятнистой фонарницы служит предупреждением: биологам необходимо обращать внимание на то, что происходит в городах и других местах, сильно изменённых человеком, ещё до начала вторжения, говорит Джули Урбан, эволюционный биолог из Университета штата Пенсильвания, не участвовавшая в этом анализе.

Урбан, специализирующаяся на более широкой группе цикадок, к которой относятся пятнистые фонарницы, — один из немногих в США, кто знал об этих насекомых до их появления. Более 12 000 описанных видов цикадок по всему миру обладают потрясающими биологическими странностями: у некоторых из задней части тела растут пучки хвостовых восковых шипов; у других голова по форме напоминает кешью или длинный нос землеройки с шариком на конце. (Самая странная черта пятнистой фонарницы, возможно, в том, что самки каким-то образом могут перестраивать свою внутреннюю анатомию, чтобы передавать свой микробиом яйцам, говорит Урбан).

В дикой природе цикадок обычно трудно найти: даже в очагах их распространения, по словам Урбан, можно встретить лишь несколько особей из нескольких видов. Сейчас это трудно представить в городах, где пятнистая фонарница действительно расправила крылья, и толпы взрослых особей не заметить невозможно. Урбан наблюдает за этими насекомыми более десяти лет и видела их стремительный взлёт к известности. «Это было очень странно, но, думаю, именно поэтому я чувствую обязанность помочь, — говорит она. — Это мой первый инвазивный вид».

Города, наиболее пострадавшие от пятнистых фонарниц, не могут сказать то же самое. Возьмём, к примеру, Нью-Йорк, который лишь несколько лет принимает этих жуков. Десятилетием ранее в Нью-Йорке высадился другой насекомое-вторженец. Прозванный «ManhattAnt» до того, как его в итоге идентифицировали как европейского муравья Lasius emarginatus, этот муравей сейчас захватил три из каждых четырёх муравьиных колоний в городе, говорит Эллен ван Вильгенбург, поведенческий эколог из Университета Фордхэма.

Процветающая городская жизнь пятнистых фонарниц — не совпадение.

ManhattAnt быстро передвигается, высоко забирается и выдерживает жаркие городские улицы — всё это позволило ему вытеснить местных муравьёв, при этом большинство жителей города даже не подозревают о его существовании. «Они не привлекают внимания, потому что никому нет дела до муравьёв», — говорит ван Вильгенбург. Даже учёные не успевают за ними: теме этого муравья посвящено всего несколько научных статей, тогда как о пятнистых фонарницах в США опубликованы десятки.

Таким образом, звёздный статус пятнистой фонарницы может обернуться благом для науки об инвазивных видах, особенно в городах, считает Уинчелл: «Я думаю, она может стать модельной системой для настоящего понимания того, как проходят инвазии с течением времени, как они становятся эндемичными и как взаимодействуют с местной средой».

Источник: Meghan Bartels, Scientific American № 330, 2024, январь.

Предыдущая статья:
Муравьи и тля. Муравьиное животноводство.