神奇的銹菌:治理喜馬拉雅鳳仙花入侵的生物武器!綠會外來入侵物種工作組訊 IAS-023
“此之蜜餞,彼之砒霜”這句老話,形容了不同的物品或事物在不同的環(huán)境下,可能會產(chǎn)生截然不同的結(jié)果或影響。對于許多植物來說,其實也是如此。有些植物在某些地方可能被人們欣賞和喜愛,但在另外一個地方可能成為外來入侵物種,對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)造成危害。
喜馬拉雅鳳仙花(英文名:Himalayan balsam,拉丁學(xué)名:Impatiens glandulifera)就是一個典型的例子。喜馬拉雅鳳仙花是一種高大而漂亮的植物,原產(chǎn)于喜馬拉雅山脈地區(qū)。它有著高顏值:鮮艷的粉紅偏紫色的花朵,喇叭形,宛如一群小精靈在歡快地歌唱。翠綠的葉子整齊地排列在莖上,生機(jī)勃勃。它長有一根粗壯、空心的莖,花朵呈喇叭形,色彩為粉紅色或白色,葉子呈橢圓形狀,翠綠欲滴。整體上,給人一種優(yōu)雅而吸引人的感覺。由于其美麗和獨特性,喜馬拉雅鳳仙花被引入到世界上其他的一些地方,作為觀賞植物,受到了人們的喜愛。

然而,隨著時間的推移,喜馬拉雅鳳仙花逐漸逃離人們的控制,迅速擴(kuò)散到野外,成為了一種嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)的外來入侵植物。它會以茂密的姿態(tài)生長,高達(dá)2米。它們常常成群結(jié)隊地生長在一起,形成了茂密的景象,猶如一片美麗的花海。而且,喜馬拉雅鳳仙花擁有一顆爆裂的種子囊,可以將種子迅速散播到距離高達(dá)7米的地方。它喜歡生長在潮濕的土壤和水域附近,很容易在河岸、廢棄地和濕地等地方找到它的身影。由于喜馬拉雅鳳仙花的生長速度極快,它可以很快地占據(jù)一大片土地,搶走其他植物的生存空間。

在這些地方,喜馬拉雅鳳仙花對本土植物和生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的威脅。它的快速生長和繁殖能力導(dǎo)致其他植物失去了生存的機(jī)會,造成了本地生物多樣性的喪失。另外,喜馬拉雅鳳仙花的大片生長也會影響河流的水位和水質(zhì),對當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境產(chǎn)生不利的影響。
由于喜馬拉雅鳳仙花的入侵性,許多國家都將其列為外來入侵物種,并采取措施來控制和防止其進(jìn)一步擴(kuò)散。控制方法包括手工除去、化學(xué)處理和生物控制等,以恢復(fù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)平衡,并保護(hù)當(dāng)?shù)刂参锖蛣游锏纳姝h(huán)境。
比如在英國,它被列入了“外來入侵物種”的名單中。
作為一種快速蔓延的雜草物種,喜馬拉雅鳳仙花占領(lǐng)了英國的許多地區(qū)的河岸、廢棄地和潮濕的林地。它與本地植物物種競爭生存空間、光線、營養(yǎng)和傳粉者,排擠其他植物物種,從而降低了本地生物多樣性。
【一物降一物,競爭的天敵關(guān)系】
由于其美麗的花朵、新奇的爆炸式種子散布機(jī)制很有趣,喜馬拉雅鳳仙花在1839年被引入英國群島,作為觀賞植物。
在英國,用傳統(tǒng)的控制方法對付喜馬拉雅鳳仙花,這方面效果不佳,因為它經(jīng)常生長在難以接近的地區(qū)、或是具有高保育價值的場所,這些地方不適合化學(xué)和手工控制(除草)的方法。在面對大面積的喜馬拉雅鳳仙花控制時,土地管理者常常感到無力,因為該植物生長在難以接近的地方。不能殺敵八百自損一千,因此,拿它沒轍。

2003年,英國環(huán)境署估計完全消滅喜馬拉雅鳳仙花需要花費3億英鎊(Environment Agency, 2003),然而,盡管志愿者大量參與,該雜草繼續(xù)侵占新領(lǐng)域。喜馬拉雅鳳仙花能夠耐受各種環(huán)境條件,在廢地、林地、鐵路路基以及尤其是河岸棲息地上,能刷刷刷以不經(jīng)意之勢,迅速形成密集的單株。除了直接降低生物多樣性(Hulme & Bremner, 2006; Tanner et al., 2013),喜馬拉雅鳳仙花還會吸引傳粉者遠(yuǎn)離本土植物,降低這些物種的適應(yīng)性(Chittka & Schürkens, 2001)。這些雜草因為是一年生的,它們在冬季死亡后,河岸變得光禿禿的,容易發(fā)生沖刷,并且植物殘渣可能堵塞水道。
2006年,喜馬拉雅鳳仙花被選為英國經(jīng)典生物控制(CBC)計劃的目標(biāo)(Tanner et al., 2015a)。
于是乎,從2006年起,科學(xué)家們便開始在喜馬拉雅鳳仙花的原產(chǎn)地開展調(diào)查,尋找這種植物在當(dāng)?shù)乇豢刂频摹疤鞌场?。他們很快發(fā)現(xiàn)了多種昆蟲、真菌植物病原體,將其收集起來,并在經(jīng)過許可的情況下,引入到英國。它們后來通過了英國農(nóng)業(yè)、食品和農(nóng)村事務(wù)部(Defra)認(rèn)可的檢疫單位CABI中心的測試。不幸的是,盡管它們的確能夠?qū)δ繕?biāo)宿主物種造成嚴(yán)重破壞,但是,大多數(shù)昆蟲被發(fā)現(xiàn)能夠攻擊廣泛的鳳仙花物種(Tanner et al., 2008)。誤殺可要不得!
為了解決這個問題,黑科技上陣了。
CABI的資料庫顯示,有研究人員對喜馬拉雅鳳仙花在印度和巴基斯坦等地的原產(chǎn)地進(jìn)行了調(diào)查,以尋找可能用作生物控制劑的天敵。經(jīng)過調(diào)查收集和鑒定,終于成功地發(fā)現(xiàn)了一種銹菌,名為Puccinia komarovii var. glanduliferae,能夠?qū)ο柴R拉雅鳳仙花造成嚴(yán)重破壞。
2014年,喜馬拉雅鳳仙花銹菌(學(xué)名:Puccinia komarovii var. glanduliferae)作為一種來自喜馬拉雅山腳下、從克什米爾到尼泊爾西部都有分布的寄生真菌,成為首個被引入歐洲、用于對非本土雜草進(jìn)行經(jīng)典生物控制的真菌劑。
這種銹菌在英國經(jīng)過嚴(yán)格的安全性測試后,被批準(zhǔn)作為生物控制劑在英國釋放??上驳氖牵鶕?jù)目前的研究顯示,喜馬拉雅鳳仙花銹菌在其它植物上并不造成感染和危害。該種銹菌似乎具有比較特異性的宿主范圍,只對喜馬拉雅鳳仙花產(chǎn)生顯著的影響。這是一個重要的發(fā)現(xiàn),因為在進(jìn)行生物控制的時候,需要確保生物控制劑對非目標(biāo)植物沒有不良影響,以免引起新的生態(tài)問題。

中國生物多樣性保護(hù)與綠色發(fā)展基金會(簡稱中國綠發(fā)會、綠會)外來入侵物種工作組人員查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),在2014年有一篇相關(guān)的研究發(fā)布[3],然后2015年,就有一篇文獻(xiàn)提到了它的初次釋放。[5]
2015年至2018年期間,來自印度的喀麥隆銹菌品系在英格蘭和威爾士17個郡的36個地點進(jìn)行釋放。2015年,田間感染有限,通過受控條件下的接種實驗發(fā)現(xiàn)植物群體對銹菌的感染性存在顯著差異,有些表現(xiàn)免疫。隨后,來自巴基斯坦的第二個喀麥隆銹菌品系于2017年釋放,并發(fā)現(xiàn)其感染了不同的喜馬拉雅鳳仙花種群。
通過在英格蘭、威爾士和蘇格蘭等地釋放這種銹菌,喜馬拉雅鳳仙花受到的影響十分顯著。銹菌在當(dāng)?shù)貧夂驐l件下適應(yīng)良好,并從最初的釋放區(qū)域擴(kuò)散。更神奇的是,這種銹菌能夠在植物的葉片上生存過冬,到了來年開春,又能在喜馬拉雅鳳仙花的群落中建立種群。
此外,研究還發(fā)現(xiàn),喜馬拉雅鳳仙花在英國不同地區(qū)引入了多次,并且引自原產(chǎn)地的多個地方。為了對抗那些目前對銹菌免疫的喜馬拉雅鳳仙花種群,研究人員計劃在原產(chǎn)地尋找新的銹菌株系。
(注:本文為#外來入侵物種#系列(IAS-023),僅供資訊了解,供全球環(huán)境治理專家學(xué)者和感興趣的讀者參考。文章不代表平臺觀點。歡迎留言、點評、批評、討論。)
整理?|?Littlejane
編輯?| Samantha
【參考資料】
[1].https://www.gov.uk/guidance/prevent-the-spread-of-harmful-invasive-and-non-native-plants
[2].?https://www.invasive-species.org/species/himalayan-balsam/
[3].?Tanner,?R.A.,?Ellison,?C.A.,?Seier,?M.K.?et al.?Puccinia komarovii var.?glanduliferae var.?nov.:?a fungal agent for the biological control of Himalayan balsam?(Impatiens glandulifera).?Eur J Plant Pathol 141,?247–266?(2015).?https://doi.org/10.1007/s10658-014-0539-x
[4].?Deploying a natural enemy for one of the UK's worst invasive weeds
https://www.invasivespecies.scot/alien-detectives
[5].?Tanner,?R.A.,?Pollard,?K.M.,?Varia,?S.,?Evans,?H.C.?and Ellison,?C.A.?(2015),?First release of a fungal classical biocontrol agent against an invasive alien weed in Europe:?biology of the rust,?Puccinia komarovii var.?glanduliferae.?Plant Pathol,?64:?1130-1139.?https://doi.org/10.1111/ppa.12352