Naruszenie lasów przez inwazyjne owady i choroby w Stanach Zjednoczonych

Las zdominowany przez jesiony, który zanika w wyniku szkód powodowanych przez szmaragdowy świder jesionowy

ekosystemu leśnego, mogą działać jako czynnik zakłócający, zmieniając dynamikę lasów podczas inwazji i rozprzestrzeniania się. Inwazyjne owady i patogeny (choroby) są wprowadzane do Stanów Zjednoczonych za pośrednictwem handlu międzynarodowego i rozprzestrzeniają się drogą naturalną i rozprzestrzeniania się człowieka. Inwazyjne owady i patogeny stanowią poważne zagrożenie dla wielu lasów w Stanach Zjednoczonych i zdziesiątkowały populacje kilku gatunków drzew, w tym kasztanowca amerykańskiego , wiązu amerykańskiego , cykuty wschodniej , sosny białej oraz rodzime gatunki jesionu (patrz rozszerzona lista poniżej). Utrata tych gatunków drzew jest zazwyczaj szybka i ma zarówno krótko-, jak i długoterminowy wpływ na ekosystem leśny.

Rozprzestrzenianie się ćmy cygańskiej 1900-2007
przez mole cygańskie w Harper's Ferry, Wirginia Zachodnia

Ścieżki i rozprzestrzenianie się

Ścieżki

Handel międzynarodowy jest główną drogą wprowadzania inwazyjnych owadów i patogenów do Stanów Zjednoczonych.

Żywe rośliny

Import żywych roślin był drogą przypisaną ponad 60 procentom najbardziej szkodliwych nierodzimych szkodników w Stanach Zjednoczonych. Żywe rośliny są szczególnie skuteczną drogą, ponieważ zapewniają pożywienie szkodnikom podczas długich podróży na niegościnnych statkach towarowych. Godne uwagi wczesne przykłady żywych szkodników żyjących w roślinach - takich jak łuszczyca buka , zaraza kasztanowca i rdza pęcherzykowa sosny białej - doprowadziły do ​​​​ustawy o kwarantannie roślin z 1912 r. I przepisów Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych w 1919 r. Pomimo tych i kolejnych przepisów owady i patogeny były nadal wprowadzane przez żywe rośliny.

Drewniane produkty

Produkty z drewna - w tym drewniane materiały opakowaniowe - są drugą najczęstszą drogą, odpowiadając za około 30 procent najbardziej szkodliwych szkodników obcych w Stanach Zjednoczonych. Te produkty z drewna niskiej jakości, takie jak skrzynie i palety, często zachowują zewnętrzną część drzewa (korę i łyko), w której żyją owady.

Inny

Inne mniej powszechne ścieżki obejmują „autostop” bezpośrednio na statkach towarowych i kontenerach oraz w bagażu pasażerów lotniczych.

Rozpowszechnianie się

Po wprowadzeniu do lasów Stanów Zjednoczonych inwazyjne owady i patogeny mogą rozprzestrzeniać się na dwa sposoby: rozprzestrzenianie się naturalne i wspomagane przez człowieka. Tempo rozprzestrzeniania się wspomaganego przez człowieka może być nieregularne i powodować atakowanie odległych, dyskretnych miejsc przez szkodnika. Tempo naturalnego rozprzestrzeniania się zmienia się w zależności od adaptacji gatunków szkodników, ale jest bardziej rozproszone, rozprzestrzeniając się na zewnątrz od zaatakowanego obszaru. Typowe rozprzestrzenianie się inwazyjnych owadów i patogenów charakteryzuje się dwoma sposobami: rozprzestrzenianiem się rozproszonym połączonym z dalekosiężnymi „skokami” do odrębnych obszarów.

Naturalne rozproszenie

Patogeny mogą rozprzestrzeniać się w powietrzu, wodzie lub na owadach i zwierzętach-wektorach (żywicielach). Holenderska choroba wiązów była przenoszona przez korniki wiązów, jednak śmiertelność drzew była spowodowana przez patogen. Zaraza kasztanowca to grzyb rozprzestrzeniający się przez wiatr i rozpryski deszczu; zaraza przemieszczała się do 50 mil w ciągu roku w sposób naturalny. Szkodniki owadzie, po osiągnięciu fazy dorosłej, mają zdolność rozprzestrzeniania się w locie. Szmaragdowe chrząszcze omacnicy jesionowej mogą podróżować ponad siedem kilometrów dziennie. Azjatycki chrząszcz długorogi , jednak zwykle pozostaje z drzewem, na którym dojrzewał, utrzymując lokalne naturalne rozprzestrzenianie się.

Rozprzestrzenianie wspomagane przez ludzi

Rozprzestrzenianie wspomagane przez człowieka może powodować „przeskakiwanie” inwazyjnych owadów lub patogenów do nowych, często odległych lokalizacji. Przetransportowany szkodnik może następnie rozprzestrzeniać się w sposób naturalny, tworząc nowe, odrębne populacje. Istotnym sposobem rozprzestrzeniania się z udziałem człowieka jest transport zainfekowanego drewna opałowego. Na przykład pojedyncze populacje świdra szmaragdowego zostały prześledzone do odległych obozowisk, gdzie naturalne rozprzestrzenianie się nie byłoby możliwe.

Wpływ lasów

Nierodzime gatunki inwazyjne mogą zakłócać ekosystemy, ponieważ nie mają naturalnych drapieżników ani innych mechanizmów kontroli i równowagi ekologicznej. Tak więc, przy mniejszej konkurencji ze strony gatunków rodzimych, populacje nierodzime mogą eksplodować. Inwazyjne owady i patogeny wyeliminowały całe gatunki drzew z lasów Stanów Zjednoczonych w ciągu zaledwie dziesięcioleci. Ta szybka zmiana składu lasu ma konsekwencje dla całego ekosystemu. Zakres oddziaływania zależy od cech zarówno szkodnika, jak i drzewa żywicielskiego.

Szkodniki różnią się sposobami ataku i rozmiarem szkód. Na przykład owad niszczący liście ( ćma cygańska ) może osłabiać drzewa, ale nie bezpośrednio powodować śmiertelności, podczas gdy owady nudne ( szmaragdowa świderka ) mogą często powodować poważne szkody. Patogen może powoli osłabiać drzewo ( choroba kory buka ) lub powodować gwałtowne zamieranie ( zaraza kasztanowca ). Szkodnik może zaatakować określony gatunek ( cykuta wełnista adelgid ) lub kilka gatunków ( świder jesion szmaragdowy ) lub gatunki z wielu rodzajów ( chrząszcz azjatycki ).

Oddziaływania na las różnią się również w zależności od cech drzewa żywicielskiego. Większy wpływ ma upadek drzewa dominującego ( kasztanowiec amerykański ) lub pełniącego wyjątkową rolę (takiego jak wiązanie azotu ). Pionierski gatunek drzewa, który jest w stanie szybko zregenerować się po zakłóceniu, może być w stanie odzyskać swoją rolę w lesie, podczas gdy gatunek drzewa kulminacyjnego może nie.

Oddziaływania na lasy można podzielić na dwie fazy: krótkotrwałe zaburzenia fizyczne spowodowane bezpośrednio przez szkodniki oraz długoterminowe zmiany w funkcjach ekosystemów w odpowiedzi na zakłócenia.

Krótkoterminowe

Zaburzenia krótkoterminowe to uszkodzenia fizyczne spowodowane bezpośrednio przez inwazyjnego szkodnika, mierzone w skali czasowej od miesięcy do lat. Krótkoterminowa produktywność lasów jest zmniejszana przez znaczną śmiertelność drzew. Na przykład produktywność mieszanych lasów jesionowych dotkniętych świdrem szmaragdowym została zmierzona przy około 30-procentowym spadku po zakłóceniu. Produktywność lasów można zmniejszyć nawet bez powszechnej śmiertelności. Podczas epidemii ćmy cygańskiej całe lasy mogą zostać pozbawione liści, a następnie odrodzić się. Jednak energia potrzebna do wytworzenia nowych liści osłabia drzewa. Dęby - ulubione źródło pożywienia dla larw ćmy cygańskiej - produkują zmniejszone plony żołędzi przez lata po defoliacji. W ten sposób dotyka to zwierząt, które żywią się żołędziami; ale niektóre zwierzęta odnoszą korzyści z ćmy cygańskiej, a mianowicie te, które polują na gąsienice (larwy). Rośliny podszytu mogą również korzystać ze zwiększonego nasłonecznienia i opadów; lub mogą zginąć, jeśli zostaną zbyt odsłonięte. Poziom azotu w glebie wzrasta z odchodów owadów, martwych gąsienic i opadłych liści.

Inne krótkoterminowe skutki obejmują: zmiany mikroklimatu leśnego z powodu bardziej otwartego baldachimu, co powoduje wzrost temperatury i spadek wilgotności, spadek liczby gatunków w symbiotycznych związkach z dotkniętym drzewem (dziadek do orzechów Clarka i sosna biała), spadek gatunków specjalistycznych (jesion wyspecjalizowane stawonogi), spadek liczby gatunków, których siedliska opierają się na dotkniętych chorobą drzewach ( gajówka czarnogardła i cykuta), zmiany w składzie gatunków wodnych spowodowane przejściem strumieni z zacienionych na bardziej nasłonecznione, zwiększona erozja spowodowana utratą masy korzeniowej i pokrywą drzew.

Długoterminowy

Zaburzenia długoterminowe to zmiany w sposobie funkcjonowania ekosystemu leśnego w wyniku zdarzenia zakłócającego, mierzone w dziesięcioleciach lub stuleciach. Zmiany w ekosystemie leśnym są przede wszystkim wynikiem zmian w strukturze lasu i składzie gatunkowym . Kasztan amerykański stanowił do 50 procent baldachimu w wielu wschodnich lasach liściastych, gatunki jesionu stanowią 7 procent wszystkich lasów Wisconsin (na przykład) i do 90 procent niektórych lasów. Cykuta wschodnia jest najczęstszym drzewem iglastym w wielu północno-wschodnich lasach. Utrata tych gatunków z lasu oznacza utratę ich wkładu w funkcjonowanie ekosystemu. Współistniejące gatunki drzew i roślin zyskają na pustce po zagrożonych gatunkach, ale często spełniając odmienne funkcje. Na przykład cykuta wschodnia jest powszechnie zastępowana czarną brzozą na północnym wschodzie - wolno rosnące, odporne na cień i dające głęboki cień wiecznie zielone drzewo, zastąpione szybko rosnącym, otwartym drzewem liściastym. Podczas gdy krótkoterminowa produktywność lasów została omówiona powyżej, długoterminowa produktywność lasów jesionowych będzie zależała od gatunków, które wypełnią pustkę; gatunek wolno rosnący (klony) zmniejszyłby produktywność lasów, podczas gdy gatunek szybko rosnący (bzu czarny) mógłby zwiększyć produktywność.

Ograniczenia

Pełny obraz długoterminowych skutków ekologicznych inwazyjnych szkodników jest trudny do zmierzenia; i jest zbyt wcześnie, aby określić skutki wielu nowych introdukcji inwazyjnych szkodników. Wiele badań koncentrowało się na biologii szkodników – tj. cyklu życia i preferencjach żywicieli – w celu zrozumienia, jak powstrzymać ich rozprzestrzenianie się. Jednak niedawne i gwałtowne wybuchy epidemii, takie jak omacnica szmaragdowa, ożywiły zainteresowanie zrozumieniem ekologicznych konsekwencji inwazyjnych szkodników i sposobów odbudowy dotkniętych nimi lasów.

Przetrwanie i powrót do zdrowia

Kasztan amerykański, praktycznie wyeliminowany z lasu, przetrwał w małych, odizolowanych kieszonkach. Te, które przeżyły, zostały skrzyżowane z odpornym na zarazę kasztanowcem chińskim i ponownie wprowadzone do Lasów Państwowych w ramach badań próbnych.

Osy pasożytnicze zostały zatwierdzone do wypuszczenia przez USDA w celu zwalczania szmaragdowego świdra . Zastosowania pestycydów są również wykorzystywane do ochrony jesionów przed inwazją świdera. Jesion niebieski jest jedynym rodzimym gatunkiem jesionu, który wykazuje pewną naturalną odporność na szmaragdowy świder jesionowy.

Chociaż wiąz amerykański pozostaje podatny na holenderską chorobę wiązów, utrzymuje się w lasach – zachowując w ten sposób różnorodność genetyczną – ponieważ osiąga dojrzałość w młodym wieku, produkuje nasiona, które przemieszczają się na duże odległości przez wiatr, mogą zadomowić się na obszarach naruszonych i jest tolerancyjny na trudne warunki. Odmiany wiązu amerykańskiego zostały wyprodukowane i są dostępne w handlu szkółkarskim, które są odporne na holenderską chorobę wiązu, takie jak „Valley Forge” i „Princeton”.

Lista inwazyjnych owadów i patogenów atakujących gatunki drzew w Ameryce Północnej

owady

Uwaga: Patogeny przenoszone przez owady są ujęte w kategorii Patogeny

Patogeny

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Forest_disturbance_by_Insects_and_diseases_in_the_United_States&oldid=1136634761 ”