Реагирование живых организмов на чередование в течение суток: Способность организмов реагировать на чередование в течение суток периодов света и темноты определенной продолжительности

Содержание

Способность организмов реагировать на чередование в течение суток периодов света и темноты определенной продолжительности

Приспособление животных к перенесению зимнего времени года называется
 (*ответ*) зимняя спячка
 зимний покой
 остановка физиологических процессов
 анабиоз
Продуценты в экосистеме дубравы
 (*ответ*) образуют органические вещества
 поглощают готовые органические вещества
 разлагают органические вещества
 выполняют все перечисленные функции
Разнообразие пищевых взаимоотношений между организмами в экосистемах, включающее потребителей и весь спектр их источников питания — это
 (*ответ*) пищевая сеть
 пищевая цепь
 трофическая цепь
 цепь питания
Регулярное наблюдение и контроль над состоянием окружающей среды; определение изменений, вызванных антропогенным воздействием, называется экологической(им, ими)
 (*ответ*) мониторингом
 борьбой
 последствиями
 ситуацией
Ряд взаимосвязанных видов, из которых каждый предыдущий служит пищей последующему, — это
 (*ответ*) пищевая цепь
 пищевая сеть

 пищевой уровень
 пирамида численности
Самая высокая продуктивность у  _ лесов
 (*ответ*) тропических
 смешанных
 лиственных
 хвойных
Самая низкая биомасса растений и продуктивность в
 (*ответ*) тундре
 степях
 тайге
 тропиках
Сигналом к сезонным изменениям являет(ют)ся
 (*ответ*) длина дня
 температура
 количество пищи
 взаимоотношения между организмами
Совокупность живых организмов (животных, растений, грибов и микроорганизмов), населяющих определенную территорию, называется
 (*ответ*) биоценоз
 видовое разнообразие
 биомасса
 популяция
Совокупность физических и химических факторов неживой природы, воздействующих на организм в среде его обитания, — это фактор
 (*ответ*) абиотический
 биотический
 антропогенный
 экологический
Способность к восстановлению и поддержанию определенной численности в популяции называется   _ популяции
 (*ответ*) саморегуляцией
 плотностью
 продуктивностью
 восстановлением
Способность организмов реагировать на чередование в течение суток периодов света и темноты определенной продолжительности – это
 (*ответ*) биологические часы
 фотопериодизм
 биологические ритмы
 биотические факторы

Педагогическое сообщество «Урок.

рф» 13

Онлайн-класс Умной Вороны – umnayavorona.ru/main/teacher – приглашает педагогов реализовать свои самые невероятные задумки, приняв участие в конкурсе педагогического мастерства.


2

Как не просто познакомить школьников с основами физической науки, а сформировать интерес к предмету и показать детям, что законы физики оказывают влияние на жизнь каждого из нас? Помочь в решении этих задач учителю могут новыеучебники по физике для 7–9 и 10–11 классов (базовый уровень) издательства «Русское слово», созданные кандидатом педагогических наук, доцентом Э.Т. Изергиным под научной редакцией доктора педагогических наук, профессора А.А. Фадеевой и доктора педагогических наук, профессора А.С. Гаязова.


25

Педагогическое сообщество «Урок» открывает новый проект для педагогов и их учеников. «Умная Ворона»!


11

У нас отличная новость! 27 декабря на УРОК. РФ стартовали 10 конкурсов педагогического мастерства, организованные совместно с онлайн-институтом Smart.


62 Дорогие педагоги, педагогическое сообщество «Урок» представляет вам новую образовательную платформу «Умная Ворона» – umnayavorona.ru. Больше года мы разрабатывали этот сайт с искренним желанием создать что-то полезное для вас и ваших учеников. Спешим рассказать о его возможностях!

СОЗДАЙТЕ…


0

КИМ по биологии для 11 класса.


0

Вариант написания характеристики на воспитанников ДОУ


1

Межведомственный план мероприятий ко Дню правовой помощи детям, включающий в себя раннюю профилактику детского неблагополучия


0

Что из себя представляет термин «Технология»? Технология– это совокупность приемов, применяемых в каком-либо деле, мастерстве, искусстве (толковый словарь).


0

В каждом классе есть учащиеся, обладающие особыми способностями в изучении школьных предметов. Перед учителем стоит задача, как построить работу на уроке, чтобы она была направлена на максимальное развитие способных детей.


0

Брейн-ринг предназначен для учащихся 2-3 классов.


1

11 января — одна из самых «вежливых» дат в году. Это Международный день «Спасибо». Слова благодарности обладают магическими свойствами — с их помощью люди дарят радость друг другу, выражают внимание и передают положительные эмоции — то, без чего наша жизнь стала бы скудной и мрачной. В этот день в студии прошла акция » День спасибо»


2

Лэпбук «Физкультура и спорт» — это интерактивная папка для детей, то есть самодельная книжка – копилка и книжка-сокровищница. Содержание лэпбука «Физкультура и спорт» представлено на трех страницах в формате А3. На страницах папки имеются различные кармашки, карточки, конверты, круги Луллия, мини-книжки, книжки – гармошки, в которых собрана информация по теме.


1

Воспитание у обучающихся благодарной памяти о юных героях-антифашистах, пионерах-героях Великой Отечественной войны;


5

Авторская головоломка по биологии для учащихся 7 класса.


(PDF) Модели автономного поискового поведения

17

это чередование может даже помешать рыбам реагировать на внешний сигнал, что, вероятно, в

естественных условиях может оказаться неадаптивным.

Определенные соображения на этот счет возможны. Спонтанное прерывание питания или

обследования может привести к уходу с кормового участка, например, у рыб (Пакульская, 1989;

Mikheev, 1992). В этом случае оно позволяет животному следить за изменениями в среде и

находить новые, потенциально более выгодные, кормовые участки. Таким образом, спонтанные

изменения в поисковом поведении могут иметь (по крайней мере, в принципе) адаптивный

смысл.

Однако, главное адаптивное значение спонтанной организации состоит, вероятно, в том, что

она обеспечивает такие свойства поведения, которые не служат приспособлением для решения

какой-либо частной задачи, но необходимы для адаптации к разнообразным задачам,

возникающим в естественной среде. К этим свойствам относятся:

Изменчивость поведения. Изложенная в предыдущем разделе модель поведения рыб

показывает, что у них последовательность реакций на внешние сигналы представляет собой

модификацию базового спонтанного поведения, вызванную этими сигналами. Рассуждая таким

образом, можно предположить, что разнообразные и часто непредсказуемые изменения в среде

могут приводить к столь же разнообразным модификациям активности динамической системы,

лежащей в основе спонтанного поведения. Ответ динамической системы на внешние

пертурбации определяется её состоянием, которое, в свою очередь, отражает историю прошлых

состояний системы. В некоторых нелинейных системах, например, хаотических, эта

зависимость поведения от состояния (от так называемых начальных условий) может быть очень

сильной, что приводит к разнообразию наблюдаемого поведения системы. Другими словами,

спонтанная активность нелинейного осциллятора может быть основой, обеспечивающей

разнообразие поведенческих тактик, наблюдаемых у естественных поисковых агентов.

Порождение проактивного поведения. Зависимость поведения от начального состояния

приводит к тому, что краткие сигналы из внешней среды могут приводить к более длительным

изменениям в поведении, продолжающимся и после того, как сигнал прекратился. Таким

образом, спонтанные осцилляции могут, в принципе, быть основой для проактивных

поведенческих тактик, о которых мы говорили в разделе 2.

Многие эксперименты с искусственными агентами, управляемыми нелинейными

осцилляторами, подтверждают это предположение. Приведем пример такого эксперимента.

Робот, передвигавшийся на колесах и снабженный двумя симметричными сенсорами, попадал в

угол, образованный двумя стенками (Clark et al., 2000). В одном из вариантов эксперимента

поведение робота определялось реактивными правилами поведения в ответ на контакт с

препятствием, в другом варианте поведение этого же робота управлялось нелинейным

осциллятором. В первом варианте тактика робота заключались в том, что он поворачивал влево,

если обнаруживал препятствие справа от себя, и наоборот, поворачивал вправо, если

препятствие находилось слева. В результате робот, обнаружив правую стенку, поворачивал

влево и встречал левую стенку. Это заставляло его повернуть вправо, после чего робот снова

обнаруживал правую стенку и поворачивал влево. Чередование поворотов могло повторяться

неопределенно долго, так что робот оказывался пойманным в ловушку.

В варианте с осциллятором поведение робота было иным. Как нелинейная динамическая

система, осциллятор обладал двумя свойствами. Во-первых, прикосновение к стенке вызывало

не отдельную реакцию поворота, а довольно продолжительный и сложный маневр, с большой

вероятностью выводящий робота из тупика. Во-вторых, этот маневр зависел не только от

сигнала, но и от состояния системы, которое, в свою очередь, определялось её прошлыми

состояниями, в результате чего маневры никогда не повторялись в точности. Если первый

маневр не приводил к выходу из тупика, то новые маневры приводили к успеху. Тактика робота

порождалась взаимодействием внутренней динамики осциллятора с немногими внешними

сигналами, доступными роботу (Clark et al., 2000).

Другой пример связан с изучением механизма ориентации самцов тутового шелкопряда в

струе феромона самки. Самец воспринимает запах рецепторами, расположенными на

Изменение окружающей среды | Экология и эволюционная биология Cornell Arts & Sciences

You are here

Home » Изменение окружающей среды

Как организмы реагируют на изменение окружающей среды?
Люди изменяют мир разными способами, и не все в лучшую сторону. Изменения, которые мы вызываем, часто представляют собой серьезные проблемы для животных, растений и микробов в природе, от внедрения патогенов или экзотических инвазивных видов до добавления токсичных веществ или избыточных питательных веществ или изменения климата. Часто происходит сразу несколько изменений. Лаборатория Нельсона Хейрстона фокусируется на пресноводных средах, особенно на озерах и прудах, где некоторые из присутствующих видов реагируют на изменение окружающей среды сокращением своей численности, вплоть до исчезновения, в то время как другие могут извлечь излишнюю выгоду, становясь настолько доминирующими, что создают проблемы. , как в случае вредоносного цветения водорослей, вызванного обогащением питательными веществами или потеплением климата. Лаборатория Хейрстона изучает, как меняются отдельные виды, пищевые сети и целые экосистемы при изменении окружающей среды.

Одним из способов реагирования некоторых пресноводных организмов на изменение окружающей среды является быстрая эволюция. Заметное изменение в окружающей среде благоприятствует некоторым характеристикам растений, животных и микробов по сравнению с другими. Эти различия в характерах часто имеют генетическую основу, поэтому предпочтительные характеристики могут увеличиться в следующем поколении. Чем короче время генерации, тем быстрее может произойти это эволюционное изменение. Например, крошечный, но обильный планктон, поедаемый рыбой и другими более крупными животными, может адаптироваться к изменившейся среде в течение нескольких лет, поскольку время их генерации составляет всего несколько дней.Лаборатория Хейрстона показала, что планктонные «дафнии» (дафнии), основные потребители взвешенных водорослей в озерах, в ходе эволюции стали устойчивыми к вредным водорослям в течение десяти лет после появления цветения. Эта быстрая эволюция (называемая «эволюционным спасением» в природоохранной биологии) поднимает множество интригующих вопросов, касающихся всех сред, а не только пресноводных: в какой степени мы можем полагаться на адаптацию видов, а не на их вымирание при изменении окружающей среды? Как эволюция вида, играющего критическую экологическую роль, меняет его взаимодействие с другими видами и функционирование всей экосистемы?

Измерение и прогнозирование быстрых эволюционных изменений, от устойчивости к антибиотикам до вторгающихся видов.  
Лаборатория Эллнера также изучает эволюцию организмов в ответ на изменение окружающей среды. Теперь мы знаем, что серьезные эволюционные изменения могут произойти в течение нескольких поколений и могут сыграть важную роль в успехе вторгающихся видов и способности местных видов сохраняться при изменении окружающей среды. Развитие устойчивости к антибиотикам также является серьезной проблемой для контроля и лечения инфекционных заболеваний. Поэтому для видов, которые мы надеемся сохранить, контролировать или уничтожить, недостаточно знать, какие они сейчас, нам также нужно предсказать, как они изменятся.Лаборатория работает над способами измерить важность быстрой эволюции и предсказать, когда она произойдет и каковы будут последствия. Для проверки наших теорий мы в основном используем искусственные лабораторные экосистемы, но мы также анализируем многолетние данные о естественных экосистемах и инфекционных заболеваниях человека, кораллов и других организмов. Рисунок слева представляет собой сравнение теоретических и экспериментальных результатов о том, как быстрая эволюция жертвы влияет на динамику хищник-жертва.

Сахарный клен исчезнет с северо-востока?  
Прогнозы потепления климата в сочетании с температурными предпочтениями, взятыми из текущего распределения деревьев, заставили некоторых ученых предсказать, что сахарный и красный клен будут заменены более теплыми адаптированными лесными видами на северо-востоке США.Сахарный клен — самая многочисленная порода деревьев в северо-восточных лесах, имеющая огромное экологическое, экономическое и культурное значение. Профессор Брайан Шабо и его студенты изучали эту гипотезу с помощью долгосрочных наборов данных и моделирования производительности деревьев. Вопреки предсказанию, они определили, что численность кленов в большинстве штатов увеличивается, а количество предполагаемых замещающих видов сокращается. Другие факторы, такие как поедание оленей саженцами, также существенно влияют на относительную численность древесных пород.Они также спрогнозировали влияние потепления климата на производство сахара. Воздействие незначительно, и ему можно противопоставить изменение практики управления кленово-сахарными лесами.

Активное управление лесами землевладельцами, заинтересованными в сохранении клена в ландшафте по экономическим причинам, станет ключевым фактором противодействия последствиям изменения климата.

мангровых зарослей | Смитсоновский океан

Панировочные сухари

  1. Домой
  2. Океанская жизнь
  3. Растения и водоросли
  4. Мангровые заросли

Содержимое

Мангровые заросли выжили.С корнями, погруженными в воду, мангровые деревья процветают в жарких, грязных и соленых условиях, которые быстро убивают большинство растений. Как они это делают? Благодаря ряду впечатляющих приспособлений, включая систему фильтрации, которая не пропускает большую часть соли, и сложную корневую систему, которая удерживает мангровые заросли в вертикальном положении в движущихся отложениях, где встречаются земля и вода. Мало того, что мангровым зарослям удается выжить в сложных условиях, экосистема мангровых зарослей также поддерживает невероятное разнообразие существ, включая некоторые виды, уникальные для мангровых лесов.И, как обнаруживают ученые, мангровые болота чрезвычайно важны для нашего собственного благополучия и здоровья планеты. Вопрос в том, смогут ли мангровые заросли выдержать воздействие деятельности человека?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Что такое мангровые заросли?

Дальние родственники

Мангровые заросли — это древесные деревья или кустарники, произрастающие вдоль защищенных береговых линий в тропических или субтропических широтах. На самом деле, различные виды мангровых зарослей не обязательно тесно связаны друг с другом, но они обладают уникальной способностью расти в пределах досягаемости приливов и отливов в соленой почве. Некоторые виды мангровых зарослей живут так близко к береговой линии, что каждый день заливаются соленой водой, когда приходит прилив и затапливает их корни. Все мангровые деревья развили особые приспособления, которые позволяют им жить в соленой, бедной кислородом почве.

Мангровые заросли — это деревья и кустарники, которые не обязательно тесно связаны друг с другом, но у них есть уникальная способность расти в пределах досягаемости приливов и отливов в соленой почве.(Pixabay)

Согласно самым строгим правилам, существует примерно  54 настоящих вида мангровых зарослей, принадлежащих к 16 различным семействам. Однако, поскольку различение видов мангровых зарослей основано на физических и экологических чертах, а не на семейном происхождении, ученые часто расходятся в том, что они считают настоящими мангровыми зарослями. Некоторые виды, такие как Conocarpus erectus , пуговица, часто группируются с мангровыми зарослями, поскольку они охватывают верхний край мангровых лесов, однако им не хватает многих характерных приспособлений мангровых зарослей, и их называют «мангровыми ассоциатами».Если учесть все растения, обитающие в мангровых зарослях, то получится более 80 видов мангровых зарослей.

Мангровые заросли также могут использоваться как термин, относящийся ко всему сообществу. Листва деревьев и кустарников создает богатую среду обитания для других растений и животных, а разветвленная корневая система под водой создает безопасное убежище для многих рыб, особенно легко охотящихся на молодь. Ученые называют это мангалом, но мангровые заросли или мангровые леса работают точно так же.

Где находятся мангровые заросли?

Карта видов мангровых зарослей по всему миру. (Дельтарес, 2014 г.)

Мангровые заросли растут в защищенных тропических и субтропических прибрежных районах по всему миру. Как правило, это область между 25 градусами северной широты и 25 градусами южной широты, однако географические пределы сильно различаются в зависимости от региона мира и местного климата. В Восточной Австралии мангровые заросли Avicennia marina могут расти до 38 градусов на юг, а Avicennia germinans могут расти до 32 градусов на север в Атлантике.Основным ограничением для мангровых зарослей является температура. Более низкие температуры северных регионов с умеренным климатом слишком сильны для мангровых зарослей. Колебание в десять градусов за короткий промежуток времени является достаточным стрессом, чтобы повредить растение, а низкие температуры даже в течение нескольких часов могут убить некоторые виды мангровых зарослей. Однако повышение температуры и уровня моря из-за изменения климата позволяет мангровым зарослям расширять свой ареал дальше от экватора и вторгаться в водно-болотные угодья умеренного пояса, такие как солончаки.Кроме того, на некоторых изолированных тропических островах, таких как Гавайи и Таити, мангровые заросли не являются местными и иногда считаются инвазивными видами.

Адаптации

Экскреция соли

Соленые почвы литорали представляют собой негостеприимный барьер для большинства древесных растений, но мангровые заросли уникально приспособлены к этим условиям. Эти приспособления настолько успешны, что некоторые мангровые заросли могут расти на почвах, соленость которых достигает 75 частей на тысячу (ppt), что примерно в два раза превышает соленость морской воды.Тем не менее, большинство мангровых зарослей чувствуют себя лучше в диапазоне от 3 до 27 ppt. Чтобы различать виды, использующие разные методы борьбы с солью, ученые делят мангровые заросли на секреторные — те, которые активно избавляют свои ткани от соли, — и несекретирующие — те, которые блокируют попадание соли в свои ткани.

У видов из родов Rhizophora (красные мангровые заросли) и Bruguiera растения создают барьер и могут почти полностью исключать попадание соли в их сосудистую систему — исключается более 90 процентов соли из морской воды. Этот барьер препятствует осмосу — процессу, при котором вода перемещается из областей с низкой концентрацией соли в области с высокой концентрацией соли. Если бы у мангровых зарослей не было такого барьера, соленая океанская вода высосала бы их досуха.

Некоторые мангровые заросли, такие как этот Avicennia germinans , избавляются от лишней соли из воды, выделяя ее через свои листья. Соль может образовывать кристаллы на поверхности листьев. (Ульф Мелиг, Wikimedia Commons)

Однако во многих мангровых зарослях соль утилизируется уже после того, как она попадает в растение.Мангровые заросли, классифицируемые как секреторы, в том числе виды черных мангровых деревьев рода Avicennia, , выталкивают соль из океанской воды через специальные поры или солевые железы в своих листьях. По мере испарения соленой воды на поверхности листьев часто образуются заметные кристаллы соли. Листья некоторых мангровых зарослей также могут хранить нежелательную соль. Поскольку клетки листа могут удерживать большой объем воды по сравнению со всеми другими клетками, соль притягивается к листьям в качестве механизма для балансировки концентрации соли.По мере старения листьев клетки увеличиваются в размерах, поскольку для разбавления накапливающейся соли требуется больше воды. Это накопление воды создает толстые и мясистые листья, характеристика, называемая сочностью. В конце концов, листья стареют и опадают с дерева, унося с собой соль.

Корневая аэрация

Почва, в которой укоренены мангровые заросли, представляет собой вторую проблему для растений, так как в ней остро не хватает кислорода. Несмотря на то, что растения используют фотосинтез для производства энергии, они затем должны использовать это топливо посредством клеточного дыхания для питания своих клеток и, подобно животным, потреблять кислород.Большинство растений могут легко поглощать кислород из газов, попавших в окружающую почву, но для корней мангровых зарослей это не вариант, и им нужен доступ к воздуху. Мало того, что корни мангровых зарослей находятся под землей, они еще и заливаются водой до двух раз в сутки. Эта уникальная среда позволила развиться множеству специальных структур, которые помогают подземным корням получать доступ к воздуху, даже когда они затоплены приливом.

Пневматофоры, как и эти корни-шишки, помогают дереву получить доступ к кислороду, даже когда корни частично погружены в воду.(Pixabay)

В то время как большинство наземных растений используют так называемый «стержневой корень», чтобы зарываться глубоко в землю для поддержки, некоторые виды мангровых зарослей полагаются на раскидистые корни-кабели, которые остаются в пределах нескольких сантиметров от поверхности почвы для стабильности и доступа к кислороду. У нескольких родов, в том числе Avicennia , Laguncularia и Sonneratia , из этих кабельных корней растут пневматофоры, вертикальные корни, вырастающие из земли. Некоторые из них тонкие и похожи на карандаш, а другие имеют форму конуса. Пневматофоры — это специализированные корни, которые действуют как трубки, когда частично затоплены, и имеют поры, называемые чечевицами, которые покрывают их поверхность, где происходит кислородный обмен. Чечевицы содержат вещества, которые являются гидрофобными, то есть они отталкивают воду, поэтому при погружении вода не может попасть в корень. Пневматофоры видов Sonneratia могут достигать 10 футов (3 метра) в высоту, что выше взрослого человека. Однако большинство пневматофоров вырастают от 8 до 20 дюймов (от 20 до 50 см).

Коленные корни — это тип горизонтальных корней, которые периодически растут вертикально, а затем, образуя шпильку, отрастают обратно вниз — похоже на вид согнутого колена. Подземная часть корня добавляет устойчивости, а петлевые выступы увеличивают доступ воздуха. Коленные корни видов Bruguiera могут расходиться примерно на 33 фута (10 метров) от ствола.

Изогнутые корни мангровых зарослей помогают удерживать стволы в вертикальном положении в мягких отложениях у кромки воды. (Чип Кларк/Смитсоновский институт)

В Центральной и Южной Америке виды Rhizophora часто находятся ближе всего к приливам и полагаются на ветвящиеся опорные корни, также известные как ходульные корни, как для стабильности, так и для доступа к кислороду.Корень ходули растет к почве, изгибаясь дугой от центрального ствола, как контрфорс. У зрелой Rhizophora ствол дерева полностью подвешен над водой за счет изогнутых ходульных корней. Поверхность корня имеет сотни чечевицеобразных отверстий, таких как пневматофоры у Avicennia и Lagunculari a, а также у коленчатых корней других видов.

Корни Xylocarpus granatum имеют горизонтальные дощатые корни, которые удлиняются вертикально для увеличения площади над землей.Корни волнообразно отходят от ствола в форме буквы S.

Пневматофоры имеют небольшие поры, называемые чечевицами, которые покрывают их поверхность и позволяют кислороду проникать в корневую систему. (Брэдли Хахтеман, Flickr)

Рост и размножение

Жизнь у океана имеет свои преимущества: мангровым зарослям близость к волнам и приливам способствует размножению.

У большинства растений семена остаются в состоянии покоя до тех пор, пока они не попадут в благоприятную среду.Не мангровые заросли. Потомство мангровых зарослей начинает расти, еще будучи привязанным к своим родителям. Такой тип размножения растений называется вивипарным. После опыления мангровых цветков растения дают семена, из которых сразу же начинают прорастать сеянцы. Маленькие ростки, называемые пропагулами, затем падают с дерева и могут быть унесены океанским течением. В зависимости от вида пропагулы будут плавать в течение нескольких дней, прежде чем заболочиться и опуститься на илистое дно, где они поселятся в почве.Пропагулы Rhizophora  могут расти в течение года после того, как их отделяют от родительского дерева, в то время как белые мангровые деревья, Laguncularia racemosa , плавают до 24 дней, хотя они начинают терять способность укореняться через восемь дней. Время плавания позволяет росткам покинуть территорию, где растет их родитель, и избежать конкуренции с уже укоренившимися мангровыми зарослями.

Плавающие мангровые пропагулы. (Брайан Гратвик, Flickr)

Разнообразие мангровых лесов

Мангровые деревья могут быть дальними родственниками и сгруппированы вместе по общим характеристикам, а не по истинным генетическим связям.Некоторые особи вырастут не более чем чахлыми кустами, в то время как другие вырастут до 131 фута (40 метров) в высоту.

Мангровые леса подразделяются на пять типов в зависимости от окружающей географии.

  1. Мангровые леса вдоль открытых бухт и лагун, где много солнца, считаются опушкой мангровых зарослей. Эти леса зависят от регулярных приливов, которые смывают листья, ветки и побеги мангровых зарослей в открытый океан.
  2. Затопленный лес похож на опушечный, за исключением того, что весь лес представляет собой остров, который затопляется во время прилива. Изолированный от основной земли и наземных хищников, он является популярным местом гнездования птиц.
  3. Речные мангровые леса находятся в поймах рек у побережья и сильно подвержены влиянию смены времен года. Иногда они заливаются пресной речной водой, а во время летних засух почва может стать исключительно соленой, когда пресной речной воды почти нет.
  4. Бассейновые мангровые леса простираются далеко вглубь суши и встречаются в бухтах, глубоких бухтах и ​​бухтах.
  5. Карликовые, или кустарниковые, мангровые леса достигают высоты кроны менее 5 футов (1,5 метра), хотя в них обитают те же виды, что и в других типах леса. Задержка роста часто объясняется недостатком питательных веществ, высокой засоленностью и каменистыми почвами.
Пять различных типов мангровых лесов. (с изменениями Луго и Снедакера, 1974 г.)

Мангровые заросли как экосистемы

Морские анемоны, офиуры и морские ежи живут на корнях мангровых зарослей. (Чип Кларк/Смитсоновский институт)

Мангровые заросли являются одними из самых продуктивных и биологически сложных экосистем на Земле. Они покрывают примерно от 53 000 до 77 000 квадратных миль (от 138 000 до 200 000 квадратных километров) по всему миру, выступая в качестве моста, соединяющего сушу и море. Хотя толщина большинства из них вдоль береговой линии будет меньше пары миль, в некоторых районах мира они представляют собой массивные водные леса. Лес Сундарбанс, объект Всемирного наследия ЮНЕСКО в устье рек Ганг, Брахмапутра и Мегха в Бенгальском заливе, граничащем с Индией и Бангладеш, представляет собой сеть грязных островов и водных путей, простирающихся примерно на 3860 квадратных миль (10 000 квадратных километров). , в два раза больше штата Делавэр.

 

Фонд прибрежной пищевой сети

Мангровые леса являются важными кормовыми угодьями для тысяч видов и поддерживают разнообразную пищевую сеть. Некоторые организмы, особенно крабы и насекомые, поедают листья сразу, в то время как другие разлагатели ждут, пока листья мангровых зарослей упадут на землю, и потребляют разлагающийся материал. Микробы и грибы среди корней мангровых зарослей используют разлагающийся материал в качестве топлива и, в свою очередь, перерабатывают питательные вещества, такие как азот, фосфор, сера и железо, для мангровых зарослей.
 

Эта гусеница-слизень превращается в очень простую коричневую моль с жалящими шипами. (Смитсоновский институт)

Создание живой среды обитания

Другие организмы полагаются на структуры, созданные ветвящимися деревьями и путаницей их корней. Обезьяны, птицы, насекомые и другие растения живут в ветвях мангровых зарослей. Карликовый трехпалый ленивец, занесенный в Красную книгу МСОП как находящийся под угрозой исчезновения, обитает преимущественно среди деревьев Rhizophora mangle на одном крошечном острове у берегов Панамы.А находящийся под угрозой исчезновения мангровый колибри, Amazilia boucardi , преимущественно питается сладким нектаром редкого тихоокеанского мангрового дерева, Pelliciera rhizophorae , вида уязвимых мангровых зарослей, которые растут только примерно в дюжине неоднородных лесов от Никарагуа до Никарагуа. .

Мангровые колибри питаются сладким нектаром тихоокеанских мангровых зарослей. (© Хорхе Обандо)

Подводные губки, улитки, черви, анемоны, ракушки и устрицы — это лишь немногие животные, которые цепляются за твердую поверхность корней.Для плавающих видов корни являются не только отличным местом для обильной еды, но и отличным убежищем, где можно избежать хищников. Многие крабы, креветки и рыбы проведут первые этапы жизни в безопасности корней мангровых зарослей, прежде чем во взрослом возрасте выйти в открытый океан. По этой причине мангровые леса считаются рассадниками. Радужный попугай и морской окунь-голиаф — два вида, занесенных в Красный список МСОП, которые полагаются на этот питомник для защиты и пищи. Только когда морской окунь достигает метра в длину — примерно через шесть лет роста — он отважится от безопасных корней к коралловому рифу.Мангровые заросли и популяции рыб настолько переплетены, что потеря одной квадратной мили леса приведет к потере около 275 000 фунтов (124 метрических тонны) рыбы в год, что равно весу маленького синего кита.

Модификация физической среды

Частично ценность мангровых лесов заключается в их способности изменять и поддерживать окружающую среду. Сложная корневая система поглощает удары волн, что способствует накоплению частиц песка, грязи и ила.Корни даже удерживают эти отложения, что приводит к улучшению качества воды и уменьшению эрозии. Мангровые заросли еще больше улучшают качество воды, поглощая питательные вещества из стоков, которые в противном случае могли бы вызвать вредоносное цветение водорослей в прибрежной зоне. И коралловые рифы, и заросли морских водорослей полагаются на способность близлежащих мангровых лесов очищать воду, чтобы вода оставалась чистой и здоровой.

Синий углерод

Мангровые леса отлично поглощают и хранят углерод из атмосферы.По мере роста деревья поглощают углерод из углекислого газа и используют его в качестве строительных блоков для своих листьев, корней и ветвей. Как только листья и старые деревья умирают, они падают на морское дно и уносят с собой накопленный углерод, который закапывается в почву. Этот захороненный углерод известен как «синий углерод», потому что он хранится под водой в прибрежных экосистемах, таких как мангровые леса, заросли морских водорослей и солончаки. Мангровые заросли составляют менее 2 процентов морской среды, но на них приходится от 10 до 15 процентов захоронения углерода.Один акр мангровых лесов может хранить около 1450 фунтов углерода в год (163 г углерода на квадратный метр в год) — примерно столько же выбрасывает автомобиль, который едет прямо через Соединенные Штаты и обратно (5875 миль). В одном исследовании указано, что глобальное хранилище углерода в мангровых зарослях составляет 75 миллиардов фунтов (34 миллиона метрических тонн) углерода в год.

Когда растения в океане умирают, углерод, который они используют для построения своих тканей, остается на дне океана. Это называется синий углерод. Некоторые экосистемы хранят углерод лучше, чем другие.Эта инфографика сравнивает три наиболее продуктивные экосистемы морских растений, чтобы показать, сколько углерода хранится. (Рисунок создан Эшли Галлахер. Изображения Дайаны Кляйн, Трейси Саксби и Салли Белл, Сеть интеграции и приложений, Центр наук об окружающей среде Университета Мэриленда, ian.umces.edu/imagelibrary/.)

Существа мангровых лесов

Дома в мангровом лесу

В мангровых зарослях гнездятся, устраивают насесты и кормятся многие виды птиц.И они не одиноки. В кроне муравьи, пауки, мотыльки, термиты и скорпионы кормятся и гнездятся в выдолбленных ветках. Обезьяны, змеи и ящерицы ползают по веткам деревьев. Лягушки цепляются за кору и листья. Крокодилы бездельничают в соленой воде. Некоторые существа не встречаются больше нигде, кроме как в мангровых лесах.

Бурые пеликаны (Pelecanus occidentalis) гнездятся в мангровых зарослях на Галапагосских островах Эквадора. (Марк Джонс)
Мангровый краб

В мангровых зарослях обитает несколько видов крабов, которые, как известно, лазают по деревьям. В Америке Aratus pisoni i, краб из мангровых зарослей, может цепляться за кору деревьев, а также за деревянные доки и сваи. Аратус питается листьями, насекомыми и другими видами крабов, в том числе молодью своего вида, на деревьях. При угрозе они бегут к воде, где могут выбрать еду из другого меню. Исследователи из Смитсоновского института даже заметили краба из мангровых зарослей, питающегося морским коньком. Как и другие виды, которые расширяются к полюсу в ответ на потепление климата, Aratus pisonii движется на север.В 1918 году их самой северной границей был Майами. Теперь их наблюдали далеко на севере, вплоть до Джорджии, где их находят в умеренных солончаках северных широт

.
Мигающие светлячки

Вдоль побережий Малайзии, поросших мангровыми зарослями, можно наблюдать вспышки биолюминесцентных светлячков. Личинки живут в солоноватой воде, где охотятся на мангровых улиток. Войдя в раковину улитки, личинки затем вводят парализующий токсин и фермент в мясистое тело, прежде чем съесть его. Взрослые самцы собираются на листьях мангровых зарослей, где они синхронно мигают последовательностями света, чтобы привлечь самок. Мангровые деревья часто светятся, как будто на них нанизаны елочные огоньки. Недавнее уничтожение мест обитания светлячков инициировало создание зон скопления светлячков (CFZ) в целях защиты этих уникальных и красивых насекомых.

Королевский бенгальский тигр
Бенгальские тигры бродят по мангровым лесам Сундарбана. Они одинаково хорошо чувствуют себя на суше и плавают в воде.(Сумяджит Нанди, Wikimedia Commons)

Немногие крупные животные могут перемещаться по густым зарослям и погружающимся грязевым ямам мангровых лесов, но для королевского бенгальского тигра коварная среда обитания является идеальным местом для охоты. В мангровых лесах дельты Ганга в лесу Сундарбан в Индии и Бангладеш около 500 тигров называют литорали домом. Эти уникальные тигры обитают как на суше, так и в море, включая в свой рацион рыбу, лягушек и ящериц. В то время как большинство видов тигров избегают людей, этот тигр известен своей активной охотой на людей, за что получил прозвище «людоед».«Хотя какое-то время страх перед этими существами и недоступность выбранной ими среды обитания защищали тигров от браконьерства, недавнее повышение уровня моря теперь угрожает их существованию.

Летучие мыши

Наряду с птицами, бабочками, пчелами и мотыльками летучие мыши являются важными опылителями мангровых зарослей. Мангровые заросли Sonneratia имеют особые отношения с летучими мышами — они раскрывают свои цветы в сумерках, что идеально подходит для ночных кормушек. Запах его нектара является мощной приманкой, и в Малайзии летучие мыши пролетают до 31 мили (50 км), чтобы выпить нектар.Когда летучие мыши прилетают попить, пыльца цветка прилипает к их телам. Всю ночь летучие мыши будут путешествовать с дерева на дерево, а пыльца переносится на цветы разных особей. Летучие мыши, в основном заинтересованные в том, чтобы просто поесть сладкого, неосознанно помогают мангровым зарослям, опыляя их цветы.

Обезьяна-хоботок

Длинный нос носачей может показаться забавным, но для самок обезьян это привлекательная черта. Обитатели мангровых лесов на Борнео, эти обезьяны редко покидают ветки деревьев, хотя они являются одними из лучших приматов-пловцов и прыгают в воду, комично шлепаясь животом.Из-за вырубки лесов они занесены в красный список МСОП под угрозой исчезновения и защищены от охоты и отлова.

Жизнь среди мангровых корней

Погрузитесь под воду в удивительно чистые воды, характерные для многих мангровых лесов, и гладкие коричневые корни мангровых зарослей внезапно приобретут текстуру и оттенки множества морских организмов, цепляющихся за их кору. Закрепленные в мягких отложениях, корни буквально покрыты существами — ракушками, устрицами, крабами, губками, анемонами, морскими звездами и многими другими.Густые, переплетающиеся корни служат рассадниками для многих красочных рыб коралловых рифов и других рыб, которых ценят рыбаки. Но не все взаимоотношения животных между корнями приносят пользу мангровым зарослям. Некоторые крабы печально известны поеданием и уничтожением молодых саженцев. Одна изопода, называемая Sphaeroma terebrans , вгрызается в опорные корни, из-за чего они легко ломаются.

Корни мангровых деревьев поддерживают фильтраторов, таких как мидии, устрицы и ракушки. (Чип Кларк/Смитсоновский институт)
Илистый прыгун

Рыба, живущая на дереве, звучит как выдуманная детская сказка, однако в некоторых мангровых лесах Индо-Тихоокеанского региона это реальность.Илистые прыгуны — это рыбы, которые проводят большую часть своего времени вне воды, а некоторые даже могут использовать свои мощные грудные плавники, чтобы лазить по деревьям. Рыбы дышат, накапливая воду во рту и жаберной камере, и, сохраняя кожу влажной, они также могут дышать воздухом через кожу. Periophthalmus — это особенный род земноводных, который дышит преимущественно через кожу. Стратегии дыхания илистых прыгунов настолько эффективны, что некоторые виды могут выживать вне воды до 36 часов при высокой влажности.Самец илистого прыгуна также известен своими демонстрациями ухаживания. Они прыгают в воздух, чтобы произвести впечатление на самок, и если самцу удается завоевать расположение самки, самец илистого прыгуна присматривает за их яйцами в своем подземном логове. Яйца хранятся в заполненном воздухом отсеке внутри логова, и отец должен постоянно глотать воздух с поверхности, а затем выпускать его в отсек, чтобы пополнить запасы кислорода. Если конкурирующий самец заходит на территорию илистого прыгуна, они устраивают спарринг-соревнования, их спинные плавники подняты вверх в качестве предупреждения.

Краб-скрипач

В городе подземных нор территориальность является правилом жизни крабов-скрипачей. У самцов один коготь заметно больше другого. Они выставляют напоказ увеличенный коготь не только для привлечения самок, но и для отпугивания соперников-самцов. Если запугивание не увенчалось успехом, может начаться драка, в которой толкание, захват и переворачивание являются честной игрой. Иногда крабы преследуют конкурентов-самцов вплоть до их нор. Помимо спаривания, норы также служат убежищем от наводнений, суровых температур и хищников.

Самец илистого краба-скрипача ( Uca rapax ) машет своей огромной клешней, чтобы произвести впечатление на самок и угрожать конкурентам. (Стивен Патон/Смитсоновский институт тропических исследований)
Грязевой омар

Роющие грязевые лангусты — трудолюбивые рабочие, играющие важную роль во многих мангровых лесах Индо-Тихоокеанского региона. Грязевые омары роют подземные норы глубиной до двух метров. Своими когтями они перемещают грязь на насыпи над землей, в некоторых случаях достигающие трехметровой высоты.Выкопанная грязь содержит питательные вещества из разлагающихся веществ глубоко под землей, а норы аэрируют почву, что, в свою очередь, увеличивает дренаж воды. Курганы также являются отличным убежищем и домом для других существ, таких как змеи. Первоначально ядовитые из-за глубокой кислой почвы, соприкасающейся с воздухом, насыпи со временем теряют свою кислотность и становятся отличным местом для роста небольших мангровых зарослей, в том числе нескольких видов мангровых папоротников Acrostichum .

Ворота и крокодилы
Кайман в очках патрулирует соленый пруд Смитсоновской исследовательской станции в Панаме.(Стивен Патон, Смитсоновский институт тропических исследований)

Очковый кайман, обитатель приречных мангровых зарослей в Центральной и Южной Америке, очки, конечно, не носит. Но костлявый гребень между глазами придает ему такой вид. Даже без очков самки этого вида внимательно следят за своими детенышами. Они выращивают детенышей в питомниках, по очереди заботясь как о своем, так и о чужом потомстве и яростно защищая их. Мангровые леса от оконечности Флориды до Карибского моря являются домом для другой морской рептилии, американского крокодила, вида, который когда-то находился под угрозой исчезновения, но теперь, благодаря усилиям по сохранению, занесен в красный список МСОП как уязвимый. А в Австралии мангровые леса славятся массивным морским крокодилом, рептилией, которая может достигать 17 футов! Скрытый хищник, он считается самым агрессивным крокодилом в мире и часто убивает людей, которые задаются вопросом, где он живет.

 

Человеческие связи

Две молодые женщины демонстрируют свой улов на рынке в Индонезии. (Меган Моус, NOAA)

Посетив южноамериканское побережье в середине 1400-х годов, Америго Веспуччи назвал современную Венесуэлу, что переводится как «маленькая Венеция», потому что жилища на сваях, возвышавшиеся над водой в мангровом лесу, напоминали ему каналы Венеции.Оказывается, мангровые заросли влияют на многие аспекты жизни людей, а не только на дома, в которых они живут. Мангровые заросли образуют плотные барьеры от штормов и цунами, спасая жизни и защищая имущество. Они также обеспечивают нас достаточным количеством пищи, такой как морепродукты, фрукты, лекарства, клетчатка и древесина. Они стабилизируют берега, улавливая отложения и застраивая землю. Они улучшают качество воды, фильтруя стоки и загрязненные воды. Они защищают климат, поглощая углекислый газ и уменьшая количество парниковых газов в атмосфере.В целом, по оценкам исследователей, мангровые леса мира предоставляют человеческим сообществам услуги на многие миллиарды долларов.

 

Защита береговой линии

Мангровые леса спасают жизни. Когда циклонические штормы, такие как тайфуны и ураганы, обрушиваются на сушу, они создают сильный штормовой нагон, который может вызвать серьезное наводнение. Мангровые заросли естественным образом поглощают ежедневные притоки воды и способны справиться с дополнительным наводнением во время шторма.Но недавняя вырубка мангровых лесов, чтобы освободить место для строительства и выращивания креветок, создала опасные условия для людей, живущих близко к берегу. В 1950-х годах прибрежные деревни в Индо-Тихоокеанском регионе имели в среднем 5 миль мангровых лесов между собой и океаном. Сегодня деревни сидят у кромки воды — прямая цель для надвигающихся штормов. Это тревожная ситуация, учитывая, что одно исследование показало, что мангровые леса могут сократить число погибших от прибрежного шторма примерно на две трети. То же исследование также показало, что по мере уменьшения ширины мангровых зарослей число погибших в результате прибрежных штормов увеличивалось.

В 1991 году мощный циклонический шторм обрушился на сушу в районе Бангладеш, где были уничтожены мангровые заросли. 20-футовый (6-метровый) штормовой нагон, сравнимый с высотой урагана «Катрина», способствовал гибели примерно 138 000 человек (для сравнения, «Катрина» убила 1836 человек). Ущерб, нанесенный цунами 2004 года, побудил пострадавшие страны переосмыслить важность мангровых зарослей, и многие проекты по восстановлению работают над восстановлением утраченных лесов.

Леса изобилия

мангровых зарослей оцениваются в 1 648 миллиардов долларов.Древесина часто используется для строительства домов на сваях, мебели, заборов, мостов, удочек и ловушек, каноэ, плотов и лодок. Древесный уголь из мангровых зарослей высоко ценится в Японии. Продукты из мангровых зарослей также используются в мыле, косметике, парфюмерии и инсектицидах. Лечебные свойства мангровых деревьев включают облегчение боли, уменьшение воспаления, лечение диабета, противоопухолевое действие, избавление организма от паразитов, антисептик и многое-многое другое. Кора мангровых зарослей, богатая дубильными веществами, которые заметно влияют на вкус красного вина, используется при дублении шкур животных для изготовления кожи.Обработка шкур животных танином изменяет белковую структуру шкуры, делая ее мягкой, податливой и устойчивой к разложению. Люди, живущие в мангровых лесах, часто зарабатывают на жизнь рыболовством. Исследование 2006 года показало, что мангровые леса Мантанг в Западной Малайзии обеспечивают рыбный промысел на сумму 100 миллионов долларов в год. А в Калифорнийском заливе в Мексике мангровые заросли обеспечивают среду обитания примерно для 32 процентов местных рыбных уловов, что эквивалентно 15 000 долларов за акр.

Женщины снимают скорлупу с ракушек мангровых зарослей в Малаите, Соломоновы острова.(Уэйд Фэрли, Flickr)

Жидкое золото

Мед может быть сладкой роскошью, но для многих это образ жизни. Мангровый лес Сундарбан является домом для большой азиатской медоносной пчелы, и сбор меда этой пчелы может быть одним из самых рискованных занятий в мире. Примерно 100 000 местных жителей выдерживают нападения тигров, крокодилов, укусы питонов, пиратские набеги и укусы пчел, настолько сильные, что они могут вызвать лихорадку и мгновенную рвоту, и все ради обещания немного жидкого золота.Только в Индии тигры нападают в среднем на 25 человек в год, однако о нападениях часто не сообщается, поэтому истинное число может быть выше. Многие люди носят шрамы от встречи с тигром. Но без альтернативных средств к существованию, год за годом охотники за медом возвращаются в лес.

Угрозы и решения

Одинокий мангровый побег стоит на пути развития на Багамах. (Мэтью Д. Потенски, MDP Photography/Marine Photobank)

Несмотря на свою исключительную важность, мангровые заросли исчезают с угрожающей скоростью по всему миру.Аквакультура, развитие прибрежных районов, выращивание риса и пальмового масла, а также промышленная деятельность быстро заменяют эти солеустойчивые деревья и экосистемы, которые они поддерживают. Хотя есть несколько мест, где мангровые заросли увеличиваются, в период с 2001 по 2012 год мир терял примерно от 35 до 97 квадратных миль мангровых лесов в год. Это скорость потери, которая намного превышает исчезновение тропических лесов.

 

Разведение креветок

Самой большой угрозой для мангровых зарослей является появление ферм по разведению креветок, которые вызвали не менее 35 процентов общей потери мангровых лесов.

Рост разведения креветок является ответом на растущий аппетит на креветок в Соединенных Штатах, Европе, Японии и Китае в последние десятилетия. В 2016 году Соединенные Штаты импортировали более 1,3 миллиарда фунтов креветок, и, по оценкам, американцы потребляют 4 фунта креветок на человека каждый год. Воспользовавшись этим спросом, рабочие с низким доходом в таких странах, как Таиланд, наводнили побережье в 1980-х и 1990-х годах, где была обещана работа на креветочных фермах, а «бесполезные» мангровые леса были вырублены, чтобы освободить место для бассейнов с креветками.

Эта креветочная ферма на юге Белиза — лишь один пример того, как мангровые заросли во всем мире уступают место человеческому развитию. Только за последнее десятилетие было уничтожено не менее 35 процентов мангровых зарослей в мире. (Илка С. Феллер/Смитсоновский институт, благодаря LightHawk)

Несмотря на привлекательность быстрой финансовой выгоды, разведение креветок имеет скрытые долгосрочные затраты. После того, как креветки достигают половой зрелости (время, которое занимает от трех до шести месяцев), пруды осушаются, чтобы можно было собирать креветок, и токсичная вода, содержащая экскременты креветок, несъеденный корм для креветок, пестициды, химикаты и антибиотики, выбрасывается в воду. окружающую среду, где это может нанести вред местным экосистемам.В течение нескольких лет на дне пруда с креветками накапливается токсичный ил, и, несмотря на усилия фермера по очистке и уходу за прудом, в конечном итоге он будет заброшен. Кроме того, постоянно беспокоят болезни, которые могут сделать целые пруды полностью бесполезными. Первоначально правительства были плохо подготовлены для регулирования этого типа сельского хозяйства, и фермеры не знали о разрушениях, которые они причиняли. Но теперь некоторые страны и отдельные фермеры принимают меры и меняют свою практику. Таиланд, который был ведущим экспортером креветок на протяжении большей части начала 2000-х годов, теперь имеет более строгие правила, которые не позволяют новым фермам посягать на мангровые заросли.Разрушительное цунами 2004 года стало тревожным сигналом для многих стран, которые пострадали от набега волны и оголили береговые линии из-за уничтожения мангровых зарослей.

Несмотря на недавние попытки сделать разведение креветок устойчивым, это по-прежнему разрушительное предприятие, угрожающее существованию мангровых зарослей по всему миру.

Повышение уровня моря

По мере повышения глобальной температуры будет повышаться и уровень моря. Ожидается, что это явление вызовет проблемы для мангровых зарослей по всему миру.Во время прошлых изменений уровня моря мангровые заросли могли перемещаться дальше вглубь суши, но во многих местах человеческое развитие теперь является барьером, ограничивающим пределы миграции мангровых лесов. Более того, мангровые заросли полагаются на накопление ила из рек, чтобы помочь им совершить переход, но исследования показывают, что, по крайней мере, в некоторых частях мира ил накапливается недостаточно быстро по сравнению со скоростью повышения уровня моря. Районы мангровых лесов Сундарбан испытали необычно высокие приливы и, как следствие, высокий уровень эрозии.Исследование, проведенное в 2013 году, показало, что 71 процент лесов отступает от береговой линии на 656 футов (200 метров) в год, что почти равно длине двух футбольных полей. В 2006 году два близлежащих архипелага были смыты водой, что свидетельствует о том, что угроза исчезновения всего леса под океаном вызывает реальную озабоченность.

Спутниковый снимок леса Сундарбанс. (НАСА)

Что касается их способности эволюционировать перед лицом серьезного стрессора, такого как повышение уровня моря, генетическое разнообразие является ключом к адаптации видов к изменениям.Хотя популяции мангровых зарослей процветали в течение последних 6000 лет, прошлые изменения уровня моря во время отступления ледников примерно 20 000 лет назад потенциально убили большую часть их населения. Мангровые заросли не оправились от этого события, о чем свидетельствует очень низкий уровень генетической изменчивости. Это низкое разнообразие означает, что мангровые заросли одного вида настолько похожи, что генетический состав одного человека почти идентичен его соседу.

Однако недавнее южное колебание Эль-Ниньо (ЭНЮК) в Тихоокеанском бассейне показало, что уровень моря также может резко падать и оказывать серьезное воздействие на мангровые леса.Обширное отмирание мангровых зарослей в Австралии вдоль залива Карпентария на Северной территории и в Эксмуте в Западной Австралии было связано с падением уровня моря на 14 дюймов (35 см), что в сочетании с продолжительной засухой оставило мангровые заросли высокими и сухими достаточно долго. вызвать обширную гибель мангровых зарослей.

Инвазивные виды

Океан кишит растениями и животными, желающими и способными выйти за пределы своей естественной среды обитания, иногда с помощью людей.Некоторые из этих инвазивных видов вторгаются в места обитания мангровых зарослей. В Китае болотная трава под названием Spartina alterniflora была завезена в 1979 году защитниками природы, пытающимися уменьшить береговую эрозию. Родом с атлантического побережья, трава хорошо подходит для поддержания берегов и приливных отмелей, но в Китае она начала бесконтрольно распространяться и теперь захватывает мангровые леса. Инвазивные животные также могут представлять угрозу для мангровых лесов. Экзотическая антилопа из Азии по имени нильгаи была выпущена в Техасе в Соединенных Штатах в 1930-х годах в качестве охотничьей дичи и теперь не только доставляет неудобства скотоводам, но и питается листьями мангровых зарослей.А появление крыс и диких кошек на Галапагосских островах привело к резкому сокращению популяций мангровых вьюрков до такой степени, что теперь они занесены в список находящихся под угрозой исчезновения.

Spartina   alterniflora    — это болотная трава, которая обитает в таких же условиях, что и мангровые заросли. (USDA)

Сами мангровые заросли также могут быть инвазивными. Во Флориде защитники природы в настоящее время пытаются сдержать заражение азиатскими видами мангровых зарослей , Lumnitzera racemose , которое распространилось из известного ботанического сада в Майами.А на Гавайях вида Rhizophora mangle из Флориды были завезены Американской сахарной компанией в 1902 году в целях поддержания береговой линии, а позже также были завезены вида Bruguiera gymnorrhiza и Conocarpus erectus . Появление мангровых лесов на Гавайях особенно повлияло на местных птиц, которые не могут ночевать в мангровых зарослях и становятся жертвами неместных крыс и мангустов, которые прячутся в корнях мангровых зарослей. Усилия по удалению инвазивных мангровых зарослей начались в 1980-х годах и продолжаются до сих пор.

Восстановление мангровых зарослей

Люди пытаются восстановить мангровые заросли по всему миру. В большинстве случаев они подходят к восстановлению мангровых зарослей так, как если бы они сажали лес на земле. Они выращивают саженцы мангровых зарослей в теплицах, а затем пересаживают их в илистые отмели на берегу океана. Проблема в том, что этот подход не очень хорошо работает. Например, на Филиппинах Всемирный банк потратил 35 миллионов долларов на посадку почти 3 миллионов саженцев мангровых зарослей в Центральных Висайях в период с 1984 по 1992 год.Но к 1996 году 90 005 выжило менее 20 процентов этих мангровых зарослей .

Участок земли, недавно засеянный молодыми мангровыми зарослями. (Pixabay)

К счастью, один метод восстановления мангровых зарослей оказался более успешным, чем другие попытки. В 1986 году Робин Льюис начал эксперимент по восстановлению во Флориде, который изменил успех восстановления мангровых зарослей. Основываясь на выводах о том, что сеянцы лучше всего себя чувствуют, когда они находятся под водой в течение 30 процентов времени и сохнут в течение оставшихся 70, Льюис и команда инженеров изменили прибрежный ландшафт, переместив груды земли с помощью бульдозеров и экскаваторов с места проведения эксперимента.Затем они построили небольшой склон, ведущий вниз в океан, чтобы приливы могли легко течь. Через 7 лет все три вида мангровых зарослей Флориды естественным образом восстановились. С тех пор методы экологического восстановления Льюиса были использованы для восстановления 30 мангровых зарослей в Соединенных Штатах, а также мангровых зарослей еще в 25 странах мира. В Таиланде, Индонезии и других странах местные сообщества, зависящие от мангровых зарослей, также научились его методам.

В глобальном масштабе есть несколько групп, которые взяли на себя обязательство помогать как восстанавливать, так и сохранять мангровые леса мира.Альянс мангровых зарослей — это группа, возглавляемая Федеральным министерством экономического сотрудничества и развития Германии, Всемирным фондом дикой природы (WWF) и Международным союзом наблюдения за природой (МСОП), целью которой является увеличение мировых мангровых лесов на 20 процентов к 2030 году. Некоторые из их проектов включают приложение для смартфонов для восточноафриканских мангровых зарослей, которое позволяет любому человеку собирать данные о здоровье мангровых зарослей. В других регионах мира, таких как Индонезия, Либерия и Пакистан (и это лишь некоторые из них), создание охраняемых морских территорий, ориентированных на мангровые леса, помогает сохранить леса, которые в противном случае могли бы подвергнуться обезлесению.Другие международные усилия включают «Мангровые леса для будущего» (MFF) и «Боннский вызов».

Мангровые заросли в Смитсоновском институте

Насколько разнообразны мангровые заросли? Как работают их компоненты? С какими угрозами они сталкиваются и как мы можем их сохранить? Ученые Смитсоновского института и их коллеги со всего мира ищут ответы на эти и другие актуальные вопросы. Ученые используют обширные коллекции Национального музея естественной истории, а также помещения нескольких Смитсоновских учреждений за пределами Вашингтона, округ Колумбия. C. — включая Смитсоновский центр экологических исследований в Мэриленде и Смитсоновский институт тропических исследований в Панаме, а также полевые станции вдоль атлантического и карибского побережья во Флориде, Белизе и Панаме. Эти естественные лаборатории позволяют ученым проводить долгосрочные исследования мангровых экосистем в различных широтах.

Доктор Илка «Кэнди» Феллер

Биолог мангровых зарослей доктор Кэнди Феллер провела последние 35 лет среди корней мангровых зарослей, исследуя взаимосвязь между ростом мангровых зарослей, питательными веществами и животными, обитающими в лесах.Доктор Феллер проводит большую часть своего времени сидя на мангровых деревьях или среди их узловатых зарослей, считая, измеряя, взвешивая, фотографируя и сравнивая листья и животных, которых она находит. Эколог насекомых и растений в Смитсоновском центре исследований окружающей среды, она собрала десятки насекомых, когда-то неизвестных науке. Часть ее исследований включает тщательное дозирование отдельных мангровых деревьев небольшими количествами азота и фосфора, чтобы понять, как избыток питательных веществ, которые представляют собой серьезную глобальную угрозу для мангровых зарослей и других прибрежных экосистем, например, из промышленных, жилых и сельскохозяйственных источников, влияет на мангровые экосистемы. .«В детстве я играл на болоте возле дома моей бабушки. Я и сегодня делаю то же самое», — говорит Феллер.

Доктор Кэнди Феллер в поле

Один из главных вопросов, на который доктор Феллер и ее команда надеются ответить, — как мангровые заросли отреагируют на изменение климата. Вдоль восточного побережья Соединенных Штатов мангровые заросли прыгают на север, когда ростки цепляются за ураганы, а затем отскакивают на юг, когда наступают сильные морозы. Будущий климат с более сильными ураганами и меньшим количеством дней, когда температура опускается ниже 25 градусов по Фаренгейту (-4 градуса по Цельсию), может позволить мангровым зарослям перемещаться дальше вдоль побережья.Точно так же, как ранние заморозки могут уничтожить ростки цветов весной, достаточно пары дней мороза, чтобы убить растущую рассаду мангровых зарослей. Но если убрать суперхолодные морозы, молодые мангровые заросли смогут пережить зиму. По мере того, как растения превращаются в деревья, они становятся более устойчивыми к низким температурам и лучше переносят периодические заморозки зимой. Изменение климата также увеличит количество сильных ураганов, что повлияет на распространение семян мангровых зарослей.Поскольку распространение мангровых зарослей на большие расстояния зависит от океанских течений, которые перемещают семена вдоль побережья, сильные течения и пронизывающие ветры, создаваемые более сильными ураганами, помогут переносить ростки с юга вверх по побережью на новую территорию.

Как только росток достигает северной границы ареала, он должен не только прижиться и расти, но и успешно размножаться. Доктор Феллер и его коллеги обнаружили, что саженцы всех видов на северной границе мангровых зарослей обладают сверхспособностями к размножению.Если большинству видов деревьев требуется от 8 до 15 лет, чтобы достичь репродуктивного возраста, этим саженцам требуется всего один год. До сих пор неясно, почему эти северные первопроходцы так стремятся начать размножаться, но, возможно, это связано с их генетикой. Возможно, первые несколько сеянцев, колонизировавших север, были очень ранними репродукторами, и этот признак передался нынешнему поколению. Или, может быть, раннее размножение как-то выгодно в более холодном северном климате, и эти особи способны превзойти позднецветущих.

Дополнительные ресурсы

О мангровых зарослях — Музей Флориды

Что такое мангровые заросли? — Американский музей естественной истории

Виды мангровых зарослей Индийской лагуны — Морская станция Смитсоновского института в Форт-Пирсе

Мангровые кустарники и деревья — Продовольственная и сельскохозяйственная организация

Центр знаний о мангровых зарослях — Глобальный альянс по мангровым зарослям

Новости Статьи
Что погубило мангровые заросли Северной Австралии? — Смитсоновский журнал

вопросов и ответов о CRISPR

В: Что такое «CRISPR»?

A: «CRISPR» (произносится как «crisper») означает кластеризованные регулярно расположенные короткие палиндромные повторы, которые являются отличительной чертой бактериальной защитной системы, лежащей в основе технологии редактирования генома CRISPR-Cas9. В области геномной инженерии термин «CRISPR» или «CRISPR-Cas9» часто используется в широком смысле для обозначения различных систем CRISPR-Cas9 и -CPF1 (и других), которые можно запрограммировать на определенные участки генетического кода. и для редактирования ДНК в точных местах, а также для других целей, например, для новых диагностических инструментов. С помощью этих систем исследователи могут постоянно модифицировать гены в живых клетках и организмах, а в будущем могут сделать возможным исправление мутаций в определенных местах генома человека для лечения генетических причин заболеваний.В настоящее время доступны другие системы, такие как CRISPR-Cas13, в которых целевая РНК обеспечивает альтернативные возможности использования и обладает уникальными характеристиками, которые были использованы для чувствительных диагностических инструментов, таких как SHERLOCK.

В: Откуда берутся CRISPR?

О: CRISPR впервые были обнаружены у архей (а позже и у бактерий) Франсиско Мохика, ученым из Университета Аликанте в Испании. Он предположил, что CRISPR служат частью бактериальной иммунной системы, защищая от вторжения вирусов.Они состоят из повторяющихся последовательностей генетического кода, прерываемых «спейсерными» последовательностями — остатками генетического кода прошлых захватчиков. Система служит генетической памятью, которая помогает клетке обнаруживать и уничтожать захватчиков (так называемых «бактериофагов»), когда они возвращаются. Теория Мохики была экспериментально продемонстрирована в 2007 году группой ученых под руководством Филиппа Хорвата.

В январе 2013 года лаборатория Чжан опубликовала первый метод разработки CRISPR для редактирования генома в клетках мыши и человека.

Чтобы узнать больше о многих ученых и командах, которые внесли свой вклад в понимание и развитие системы CRISPR от первоначального открытия до первых демонстраций редактирования генома с помощью CRISPR, посетите нашу хронологию CRISPR.

В: Как работает система?

О: «спейсерные» последовательности CRISPR транскрибируются в короткие последовательности РНК («CRISPR РНК» или «crРНК»), способные направлять систему к совпадающим последовательностям ДНК. Когда целевая ДНК найдена, Cas9 — один из ферментов, вырабатываемых системой CRISPR, — связывается с ДНК и разрезает ее, отключая целевой ген. Используя модифицированные версии Cas9, исследователи могут активировать экспрессию генов вместо разрезания ДНК. Эти методы позволяют исследователям изучать функцию гена.

Исследования также показывают, что CRISPR-Cas9 можно использовать для нацеливания и модификации «опечаток» в последовательности из трех миллиардов букв генома человека с целью лечения генетических заболеваний.


Художественное изображение системы CRISPR в действии.
Иллюстрация Стивена Диксона

В: Чем CRISPR-Cas9 отличается от других инструментов редактирования генома?

О: CRISPR-Cas9 зарекомендовал себя как эффективная и настраиваемая альтернатива другим существующим инструментам редактирования генома. Поскольку система CRISPR-Cas9 сама по себе способна разрезать нити ДНК, CRISPR не нужно спаривать с отдельными расщепляющими ферментами, как это делают другие инструменты. Их также можно легко сопоставить с специально разработанными последовательностями «направляющей» РНК (гРНК), разработанными для того, чтобы привести их к их ДНК-мишеням.Десятки тысяч таких последовательностей гРНК уже созданы и доступны исследовательскому сообществу. CRISPR-Cas9 также можно использовать для одновременного нацеливания на несколько генов, что является еще одним преимуществом, отличающим его от других инструментов редактирования генов.

В: Чем CRISPR-Cpf1 отличается от CRISPR-Cas9?

CRISPR-Cpf1 отличается несколькими важными особенностями от ранее описанного Cas9, что имеет важное значение для исследований и терапии.

Во-первых, в своей естественной форме фермент Cas9, разрезающий ДНК, образует комплекс с двумя малыми РНК, обе из которых необходимы для разрезающей активности. Система Cpf1 проще тем, что требует только одну РНК. Фермент Cpf1 также меньше стандартного SpCas9, что облегчает его доставку в клетки и ткани.

Во-вторых, и, возможно, наиболее важно, Cpf1 режет ДНК иначе, чем Cas9. Когда комплекс Cas9 разрезает ДНК, он разрезает обе нити в одном и том же месте, оставляя «тупые концы», которые часто подвергаются мутациям при воссоединении.В комплексе Cpf1 разрезы в двух нитях смещены, оставляя короткие выступы на открытых концах. Ожидается, что это поможет с точной вставкой, что позволит исследователям более эффективно и точно интегрировать фрагмент ДНК.

В-третьих, Cpf1 разрезается далеко от сайта узнавания, а это означает, что даже если целевой ген мутирует в месте разреза, он, вероятно, все еще может быть повторно разрезан, предоставляя множество возможностей для правильного редактирования.

В-четвертых, система Cpf1 обеспечивает новую гибкость в выборе целевых сайтов.Подобно Cas9, комплекс Cpf1 должен сначала присоединиться к короткой последовательности, известной как PAM, и должны быть выбраны мишени, расположенные рядом с встречающимися в природе последовательностями PAM. Комплекс Cpf1 распознает последовательности PAM, сильно отличающиеся от последовательностей Cas9. Это может быть преимуществом при нацеливании, например, на геном малярийного паразита и даже на геном человека.

В: Какие еще научные применения могут быть у CRISPR помимо редактирования генома?

О: Редактирование генома CRISPR позволяет ученым быстро создавать модели клеток и животных, которые исследователи могут использовать для ускорения исследований таких заболеваний, как рак и психические заболевания.Кроме того, CRISPR сейчас разрабатывается как экспресс-диагностика. Чтобы способствовать развитию этого типа исследований во всем мире, Фэн Чжан и его команда обучили тысячи исследователей использованию технологии редактирования генома CRISPR посредством прямого обучения и обмена более чем 40 000 компонентов CRISPR с академическими лабораториями по всему миру.

Изменения окружающей среды и адаптация организмов — видео и расшифровка урока

Адаптация

Адаптация — это генетическое изменение или мутация, позволяющая организму лучше выживать в новой среде. Эти мутации являются нормальной частью вариаций, существующих в любой популяции. Мутации могут быть вредными, нейтральными или полезными. Когда одно из этих генетических изменений полезно, оно будет передаваться от одного поколения к другому, пока не станет типичной характеристикой организма. Мутация теперь является адаптацией.

Адаптация может быть структурной или поведенческой. Структурная адаптация — это изменение какой-либо физической части организма. Хорошим примером этого является то, как растения, называемые суккулентами, приспособились к жизни в жарком и сухом климате.Поскольку окружающая среда растения изменилась на пустыню, растения с мутациями, которые позволили им запасать дополнительную воду, стали лучше выживать. Со временем эта адаптация развилась у всех растений.

Поведенческая адаптация — это изменение поведения организма. Спящий режим является одним из примеров поведенческой адаптации. Животные, которые не могли найти достаточно пищи зимой, часто умирали. Животные с мутацией, которая позволяла им спать всю зиму, питаясь запасенной пищей, увеличили свою выживаемость и передали адаптацию своему потомству.

Помните, организмы не меняются сами по себе. Вместо этого организмы в популяции рождаются с различными чертами. Изменения в окружающей среде определяют, будет ли адаптация новых признаков способствовать выживанию вида. Эта способность позволяет многим организмам выживать в условиях изменения окружающей среды.

Evolutionary Rescue

Некоторые организмы способны реагировать на изменения окружающей среды путем быстрой эволюции. Средовой отбор полезных признаков может быть настолько необъективным, что процесс адаптации заметен только в пределах одного поколения.Чем короче продолжительность жизни организма, тем быстрее изменение передается всей популяции. Подобная быстрая адаптация называется эволюционным спасением .

Адаптация планктона к недавнему усилению вредоносного цветения водорослей — хороший пример эволюционного спасения. Планктон, как правило, не мог поедать вредоносное цветение водорослей. Однако у части планктона были генетические вариации, которые позволяли им переносить водоросли. Продолжительность жизни планктона составляет всего несколько дней.Это позволило быстро адаптироваться, и через несколько лет вся популяция планктона смогла поедать цветки водорослей.

Резюме урока

Изменение окружающей среды — это изменение нормального состояния экосистемы. Это может быть результатом естественных или человеческих причин и может создать сложную ситуацию для организмов, живущих в экосистеме. Организмы часто реагируют на изменения окружающей среды адаптацией или мутацией , которая обеспечивает лучший способ выживания организма в новой среде.Это генетическое изменение передается будущим поколениям, пока не станет типичной характеристикой организма. Быстрое появление адаптаций называется эволюционным спасением .

Адаптация может быть структурной или поведенческой. Структурная адаптация — это изменение физической части организма. Поведенческая адаптация — это изменение поведения организма. Не организм, а изменения окружающей среды определяют, произойдет ли адаптация.Нормальная изменчивость признаков в популяции — это то, что дает организмам способность переживать изменения окружающей среды.

Подходы к биологической борьбе с насекомыми-вредителями

Подходы к биологической борьбе с насекомыми-вредителями

ЭН004

Подходы к биологической борьбе с насекомыми-вредителями

Кимберли Стоунер
Департамент энтомологии
Сельскохозяйственная экспериментальная станция Коннектикута
123 Huntington Street
P.O. Box 1106
Нью-Хейвен, Коннектикут 06504-1106

Телефон: (203) 974-8458 Факс: (203) 974-8502
Электронная почта: [email protected]

Введение

Биологическая борьба — это использование живых организмов для подавления популяций вредителей, что делает их менее разрушительными, чем они могли бы быть в противном случае. Биологическая борьба может применяться против всех типов вредителей, включая позвоночных, патогены растений и сорняки, а также насекомых, но используемые методы и средства различны для каждого типа вредителей.Эта публикация будет посвящена биологической борьбе с насекомыми и родственными организмами.

Признание роли естественных врагов насекомых-вредителей

Вредители — это те виды, которые нападают на некоторые ресурсы, которые мы, люди, хотим защитить, и делают это достаточно успешно, чтобы стать либо экономически важными, либо просто серьезной неприятностью. Они составляют лишь малую часть видов насекомых вокруг нас. Даже многие из видов, которые мы считаем важными вредителями, лишь изредка наносят значительный ущерб нам или нашим ресурсам.

Естественные враги играют важную роль в ограничении плотности потенциальных вредителей. Это неоднократно демонстрировалось, когда пестициды уничтожали естественных врагов потенциальных вредителей. Насекомые, ранее не имевшие большого экономического значения, часто становятся вредоносными вредителями, когда их высвобождают из-под контроля их естественные враги. И наоборот, когда обнаруживается нетоксичный метод борьбы с основным вредителем, сокращение использования пестицидов и повышение выживаемости естественных врагов часто снижает численность и ущерб, наносимый ранее важными вторичными видами вредителей.

Три категории естественных врагов насекомых-вредителей: хищники, паразитоиды и патогены.

Хищники : Многие виды хищников питаются насекомыми. Насекомые составляют важную часть рациона многих позвоночных, включая птиц, амфибий, рептилий, рыб и млекопитающих. Эти насекомоядные позвоночные обычно питаются многими видами насекомых и редко сосредотачиваются на вредителях, если только они не очень многочисленны. Насекомые и другие членистоногие хищники чаще используются для биологической борьбы, потому что они питаются меньшим количеством видов добычи, а также потому, что членистоногие хищники с их более коротким жизненным циклом могут колебаться в плотности популяции в ответ на изменения плотности их добычи.К важным насекомым-хищникам относятся божьи коровки, жужелицы, бродяги, цветочные жуки и другие хищные настоящие жуки, златоглазки и зависающие мухи. Пауки и некоторые семейства клещей также являются хищниками насекомых, видов клещей-вредителей и других членистоногих.

Паразитоиды : Паразитоиды представляют собой насекомые с неполовозрелой стадией, которые развиваются на одном насекомом-хозяине или в нем и в конечном итоге убивают хозяина. Взрослые особи обычно живут свободно и могут быть хищниками. Они также могут питаться другими ресурсами, такими как медвяная роса, нектар растений или пыльца.Поскольку паразитоиды должны быть адаптированы к жизненному циклу, физиологии и защите своих хозяев, их круг хозяев ограничен, и многие из них узко специализированы. Таким образом, точная идентификация видов хозяина и паразитоида имеет решающее значение при использовании паразитоидов для биологической борьбы.

Патогены : Насекомые, как и другие животные и растения, инфицируются бактериями, грибками, простейшими и вирусами, вызывающими заболевания. Эти болезни могут снижать скорость питания и роста насекомых-вредителей, замедлять или препятствовать их размножению или убивать их. Кроме того, на насекомых нападают также некоторые виды нематод, которые вместе со своими бактериальными симбионтами вызывают заболевание или смерть. При определенных условиях окружающей среды болезни могут размножаться и естественным образом распространяться среди популяции насекомых, особенно при высокой плотности насекомых.

Примером установившейся популяции патогенного насекомого, успешно контролирующего хозяина, является грибок Entomophaga maimaiga , возбудитель непарного шелкопряда.Считается, что этот гриб был завезен примерно в 1911 году, но не был обнаружен в лесах до 1989 года, когда он был широко распространен в Новой Англии. Он продолжает контролировать популяцию непарного шелкопряда в течение нескольких лет. Зимует в опавших листьях в виде покоящихся спор, которые прорастают при наличии личинок непарного шелкопряда. Гусеницы первого возраста разносятся ветром, а те, что падают на лесную подстилку, вероятно, заражаются, заползая на дерево. Пока эти личинки питаются в кроне дерева, при достаточном количестве осадков грибок в их телах производит споры, которые распространяются на других гусениц. Если условия подходят, этот цикл заражения повторится на личиночной стадии. Крупные гусеницы днем ​​отдыхают в лесной подстилке, где они также подвержены заражению путем прорастания покоящихся спор. В конце июня, когда зараженные гусеницы погибают в большом количестве, образуются новые покоящиеся споры, чтобы пережить следующую зиму. Успех этого агента биологической борьбы зависит от дождя в подходящее время в течение сезона.

Использование биологического контроля в полевых условиях

Существует три основных метода использования биологической борьбы в полевых условиях: 1) сохранение существующих естественных врагов, 2) введение новых естественных врагов и создание постоянной популяции (так называемая «классическая биологическая борьба») и 3) массовое выращивание и периодический выпуск , либо на сезонной основе, либо во время наводнения.

1. Сохранение существующих естественных врагов

Сокращение использования пестицидов: большинство естественных врагов очень восприимчивы к пестицидам, и использование пестицидов является основным ограничением их эффективности в полевых условиях. Первоначальная идея, которая вдохновила комплексную борьбу с вредителями (IPM), заключалась в том, чтобы объединить биологическую и химическую борьбу за счет сокращения использования пестицидов до минимума, необходимого для экономического производства, и применения необходимых пестицидов таким образом, чтобы они были наименее разрушительными для агентов биологической борьбы.Потребность в пестицидах может быть снижена за счет использования устойчивых сортов, методов культивирования, снижающих численность или ущерб, наносимый вредителями, методов управления спариванием вредителей или их поведением в поисках хозяина, а в некоторых случаях и физическими методами борьбы. Однако многие программы ИЗР не смогли продвинуться дальше первого этапа разработки методов отбора проб и экономических порогов для применения пестицидов.

Несколько исследований Министерства сельского хозяйства США и Агентства по охране окружающей среды по использованию пестицидов в основных сельскохозяйственных культурах показывают, что количество пестицидов, используемых в США. S. остается стабильным или увеличивается с конца 1980-х годов. Хотя существуют различия в зависимости от культуры и класса пестицида, общая тенденция заключается в том, что предыдущие сокращения из-за замены экономических порогов для календарного опрыскивания и использования пестицидов, эффективных в более низких дозах, меняются за счет увеличения обрабатываемых площадей и количества обрабатываемых площадей. процедур за сезон. Этот застой в борьбе с вредителями привел к призывам переориентировать ИЗР на предотвращение проблем с вредителями за счет более глубокого понимания экологии вредителей, повышения способности растений и животных защищаться от вредителей и создания популяций полезных организмов.Эту стратегию иногда называют «биоинтенсивным ИЗМ».

Выбор и использование пестицидов для минимизации воздействия на естественных врагов

Воздействие пестицида на популяции естественных врагов зависит от физиологического воздействия химического вещества и от того, как используется пестицид, например, как и когда он применяется. Хотя инсектициды и акарициды, скорее всего, будут токсичны для естественных врагов насекомых и клещей, гербициды и фунгициды также иногда токсичны.Была составлена ​​база данных о воздействии пестицидов на полезных насекомых, пауков и клещей (обобщено в Croft 1990 и Benbrook 1996). В этой базе данных сравнивается токсичность различных пестицидов и «коэффициент селективности» — доза, необходимая для уничтожения 50% целевого вредителя, деленная на дозу, убивающую 50% пораженных видов естественных врагов. Среди инсектицидов синтетические пиретроиды являются одними из наиболее токсичных для полезных насекомых, тогда как Bacillus thuringiensis и регуляторы роста насекомых были наименее токсичными.В целом системные инсектициды, которые требуют употребления растительного материала для воздействия, и инсектициды, которые необходимо принимать внутрь из-за токсичности, гораздо меньше воздействуют на естественных врагов, чем на вредителей.

Пестициды также могут оказывать более тонкое воздействие на физиологию естественных врагов, чем прямая токсичность. Некоторые фунгициды, такие как беномил, тиофанат-метил и карбендазим, ингибируют откладку яиц хищными фитосейидными клещами. Некоторые гербициды (дикват и паракват) делают обработанную почву на виноградниках репеллентом для хищных клещей.

Воздействие пестицидов на естественных врагов может быть уменьшено за счет тщательного выбора времени и места нанесения, чтобы свести к минимуму контакт между полезным организмом и пестицидом. Менее стойкие пестициды уменьшают контакт, особенно если они используются со знанием биологии естественного врага, чтобы избежать восприимчивых жизненных стадий. Точечное применение в зонах с высокой плотностью вредителей или обработка чередующихся полос в поле может не затронуть естественных врагов на прилегающих территориях. Эффективность ограничения обрабатываемых площадей может зависеть от подвижности естественного врага и вредителя.

Предоставление среды обитания и ресурсов для естественных врагов

Естественные враги, как правило, не активны зимой на северо-востоке, и поэтому, если только они не выпускаются каждый год, у них должна быть подходящая среда для зимовки. Некоторые паразитоиды и патогены зимуют в телах своих хозяев (которые затем могут иметь собственные требования к зимовке), но другие могут зимовать в растительных остатках, другой растительности или в почве. Классический пример — зимовка хищных клещей в фруктовых садах.Почвенный покров в этих садах обеспечивает укрытие на зиму, убежище от пестицидов, используемых для обработки фруктовых деревьев, а также источник пыльцы и альтернативную добычу.

Летом взрослые особи многих хищников и паразитоидов могут нуждаться в пыльце, нектаре или медвяной росе (вырабатываемой тлей) или получать от них пользу. Многие сельскохозяйственные растения цветут равномерно в течение короткого времени, поэтому цветущие растения по краям поля или внутри поля могут понадобиться в качестве дополнительных источников пыльцы и нектара. Однако диверсификация растений в пределах поля также может повлиять на эффективность поиска хозяев, особенно для специализированных паразитоидов.Популяции универсальных хищников могут быть стабилизированы за счет наличия пыльцы и альтернативной добычи, но эффективность хищников по-прежнему зависит от того, достаточно ли быстро они реагируют путем агрегации или размножения на вспышки целевого вредителя. Таким образом, диверсификация растений или другие методы дополнения питания естественных врагов должны осуществляться со знанием поведения и биологии естественных врагов и вредителей.

Например, местная божья коровка Coleomegilla maculata является потенциально важным хищником яиц и личинок ранних возрастов колорадского жука.Популяция, питающаяся картофельным жуком, зависит от наличия жертв тли на окружающих полях, включая посевы люцерны, крестоцветных, тыквенных культур и кукурузы, а также от наличия пыльцы кукурузы и некоторых сорняков, таких как одуванчик и руккола желтая. Хотя этот хищник в настоящее время не контролирует колорадского жука самостоятельно, дополнительные знания об управлении популяциями C. maculata в сельскохозяйственном ландшафте могут сделать его более эффективным.

2. Введение новых естественных врагов и создание постоянной популяции

Это процесс, который требует обширных исследований биологии вредного организма, потенциальных естественных врагов и их биологии, а также возможности непредвиденных последствий (например,г. отрицательное воздействие на аборигенные виды, не являющиеся вредителями, или на других естественных врагов вредителя). После того, как подходящие естественные враги найдены, изучены и собраны, они должны пройти карантин для уничтожения любых патогенов или паразитов в популяции естественных врагов. Затем естественные враги осторожно высвобождаются, обращая внимание на правильное время жизненных циклов врагов и вредителей, в месте, где целевые вредители многочисленны и где беспокойство вновь выпущенных врагов сведено к минимуму. Хотя этот процесс долгий и сложный, в случае его успеха результаты могут быть впечатляющими и постоянными, если в производственной практике соблюдать осторожность, чтобы свести к минимуму негативное воздействие на естественного врага.

Одним из многих примеров борьбы с вредителями путем успешной интродукции новых естественных врагов является люцерновый долгоносик. Люцерновый долгоносик родом из Европы, и впервые о нем сообщили в США в 1904 году. Он появился в восточной части США примерно в 1951 году и к 1970-м годам стал основным вредителем по всей стране. Плотность личинок была достаточно высокой, чтобы большинству производителей приходилось проводить опрыскивание один или несколько раз в год. Для борьбы с этим вредителем из Европы было завезено несколько паразитоидов. Наиболее успешные интродукции включают два вида паразитоидов, атакующих личинок, один вид, атакующий взрослых особей, и паразитоид-хищник, атакующий яйца.Программа по сбору наиболее эффективных естественных врагов, выращиванию их в больших количествах и выпуску потомства способствовала распространению некоторых из этих видов. Эти естественные враги, а также грибковое заболевание, поражающее личинок и куколок, в большинстве лет на северо-востоке удерживают плотность люцернового долгоносика намного ниже уровня экономического ущерба. Успех этой биологической борьбы был повышен за счет культурных методов, таких как своевременная обрезка, чтобы сократить популяции долгоносиков и избежать уничтожения естественных врагов.Внедрение дополнительных естественных врагов против других вредителей люцерны и использование устойчивых к вредителям сортов люцерны свели к минимуму использование инсектицидов против минирующей пятнистости люцерны и тлей, таким образом избегая уничтожения естественных врагов люцернового долгоносика.

3. Массовая культура и периодический выпуск естественных врагов

а. Сезонный прививочный выпуск

В некоторых случаях естественный враг не может успешно перезимовать здесь, на северо-востоке, из-за погоды или отсутствия подходящих хозяев или добычи.В других случаях, например, в теплицах, все возможные места обитания природного врага удаляются в конце сезона или производственного цикла. Таким образом, особенно в однолетних культурах или в других сильно нарушенных системах может потребоваться регулярное повторное введение естественного врага для поддержания контроля над вредителем.

Сезонный выпуск прививок от паразитоидов и хищников оказался очень успешной стратегией биологической борьбы в теплицах в Европе. Эта стратегия была принята производителями из-за преобладания устойчивости к инсектицидам у многих тепличных вредителей и роста затрат на химическую борьбу.Первоначально программа была построена на использовании паразитоида Encarsia formosa против оранжерейной белокрылки и хищного клеща Phytoseiulus persimilis против двупятнистого паутинного клеща. За прошедшие годы были добавлены дополнительные естественные враги для борьбы с другими вредителями, такими как трипсы, минеры, тли, гусеницы и дополнительные виды белокрылок, по мере необходимости. Затраты на использование биологической борьбы в настоящее время в Европе намного ниже, чем на использование химической борьбы с насекомыми-вредителями.Производители информируются о деталях реализации программы, новых разработках и новых естественных врагах через сеть консультантов по распространению знаний, специализированные журналы и исследовательские группы производителей.

Двумя примерами сезонного выпуска вакцины в поле являются использование осы-паразита Pediobius foveolatus, , против мексиканских жуков-фасолей, и осы-паразита, Edovum puttleri , против колорадского жука. Ни один из этих паразитоидов не может пережить зиму на северо-востоке США.S. Однако были разработаны методы их выращивания в лаборатории и ежегодного выпуска, и они размножаются в поле, убивая своих хозяев в течение всего сезона. P. foveolatus коммерчески доступен, а E. puttleri выращивается и выпускается Министерством сельского хозяйства Нью-Джерси для IPM баклажанов.

б. Биологические инсектициды или паводковый выпуск

Эти два подхода коренным образом отличаются от всех других подходов к биологическому контролю, потому что они не направлены на создание популяции естественных врагов, которая размножается до уровня, при котором она достигает долгосрочного баланса с популяцией своих хозяев или добычи.Вместо этого идея состоит в том, чтобы использовать биологические агенты, такие как пестициды, — выпускать их в количествах, которые уничтожат популяцию вредителей. Большинство имеющихся в продаже составов возбудителей насекомых используют заливным способом.

Продукты на основе бактерий Bacillus thuringiensis являются наиболее известным примером биологического инсектицида. Bt-спрей, по сути, является инсектицидом, который парализует кишечник насекомого (в зависимости от используемого штамма, гусениц, личинок колорадского или вязового листоеда, комаров или личинок грибного комарика). Белок, вырабатываемый бактерией, является активным ингредиентом, который парализует кишечник, и во многих продуктах нет жизнеспособных бактериальных спор, а есть только состав активного белка. Таким образом, болезнь не продолжает распространяться в популяции насекомых.

Полезные нематоды являются примером живых естественных врагов, высвобождаемых наводнениями. Эти нематоды путешествуют либо через почву, либо по поверхности почвы и активно атакуют своих насекомых-хозяев. Попав внутрь, они выпускают симбиотические бактерии, которые размножаются и убивают хозяина.Нематоды питаются бактериями и тканями насекомых, затем спариваются и размножаются. Через одну-две недели из трупа насекомого выходят новые молодые нематоды в поисках новых хозяев. Нематоды очень чувствительны к высыханию, воздействию ультрафиолетового света и экстремальным температурам. Они наиболее эффективны против насекомых, живущих на почве или в ней, или в других защищенных средах (например, в туннелях внутри растений). Адекватная влажность и температура от 53 до 86 градусов по Фаренгейту имеют решающее значение для успеха.

Паводковый выпуск естественных врагов насекомых и клещей в полевых условиях все еще довольно дорог из-за затрат на массовое выращивание, хранение и транспортировку живых организмов в необходимом количестве. Тем не менее, исследования искусственных диет для естественных врагов и других аспектов коммерческого производства продолжают снижать стоимость.

Источники дополнительной информации:

Книги об основных принципах и практических аспектах биологической борьбы:

  • ДеБах, П.1991. Биологическая борьба с естественными врагами. 2-е издание. Издательство Кембриджского университета.
  • Конгресс США, Управление оценки технологий. 1995. Биологически обоснованные технологии борьбы с вредителями. ОТА-ЭНВ-636. Типография правительства США.
  • Ван Дрише, Р.Г. и Т.С. Беллоуз, младший, 1996. Биологический контроль. Чепмен и Холл. International Thomson Publishing Co.

Для молодежи:

  • Джеффордс, М. Р. и А. С. Ходжинс.1995. У вредителей тоже есть враги: Обучение молодых ученых методам биологической борьбы. Специальная публикация 18. Обзор естественной истории штата Иллинойс.

Интеграция биологического контроля в системы борьбы с вредителями

  • Benbrook, C. et al. 1996. Борьба с вредителями на перекрестке. Союз потребителей, Йонкерс, штат Нью-Йорк.
  • Крофт, Б. 1990. Агенты биологической борьбы с членистоногими и пестициды. Джон Уайли и сыновья, Нью-Йорк.
  • Пикетт, К.Х. и Р.Л.ошибка 1995. Усиление естественной борьбы с членистоногими вредителями посредством управления средой обитания. Публикации AgAccess, Дэвис, Калифорния.
  • Ван Лентерен. JC 1989. Внедрение и коммерциализация биологической борьбы в Западной Европе. стр. 50-70 в Международном симпозиуме по внедрению биологического контроля. Труды и рефераты. Бюллетень Североамериканской организации по защите растений № 6.

Дополнительные руководства по общей биологической борьбе

  • Хенн, Т.и Р. Винзирль. 1990. Альтернативы борьбе с насекомыми-вредителями. Полезные насекомые и клещи. ун-т штата Иллинойс, циркуляр 1298.
  • Махр, Д.Л. и Н. М. Риджуэй. 1993. Биологическая борьба с насекомыми и клещами: знакомство с полезными естественными врагами и их использование в борьбе с вредителями. ун-т штата Висконсин.
  • Вайнцирль, Р. и Т. Хенн. 1989. Альтернативы борьбе с насекомыми-вредителями. Микробные инсектициды. ун-т штата Иллинойс, циркуляр 1295.
  • Ван Дрише, Р.Г. и Э. Кэри. 1987. Возможности для более широкого использования биологического контроля в Массачусетсе. Research Bulletin 718. Mass. Сельскохозяйственная экспериментальная станция, Univ. штата Массачусетс.

Дополнительные руководства для конкретных культур или вредителей

  • Хоффман, М. П. и AC Frodsham. 1993. Естественные враги насекомых-вредителей овощных культур. Расширение кооператива Корнелла.
  • Махр, С.Э., Д.Л. Махр и Дж.А. Вайман. 1993. Биологическая борьба с насекомыми-вредителями капусты и других крестоцветных.Северо-центральное региональное издание 471.
  • Мале, М. и В. Дж. Равенсберг. 1992. Знание и признание: биология тепличных вредителей и их естественных врагов. Копперт Биологические Системы, Нидерланды.
  • Обрицки Дж., В. Винтерстин и Д. Льюис. 1992. Сокращение использования инсектицидов в домашнем саду. Пм-1502. Расширение Университета штата Айова.
  • Раупп, М.Дж., Р.Г. Ван Дрише и Дж.А. Дэвидсон. 1993. Биологическая борьба с насекомыми и клещами-вредителями древесных ландшафтных растений: концепции, агенты и методы.ун-т Мэриленда.
  • Штайнер. МОЙ. и Д.П. Эллиот. 1987 Биологическая борьба с вредителями для внутренних растительных ландшафтов. 2-е издание. Экологический центр Альберты, Вегревиль, Альберта, Канада.
  • Ван Дрише, Р. и Д. Н. Ферро. 1989. Использование биологической борьбы в Массачусетсе: колорадский жук. Массачусетский кооператив. Паб службы расширения. L596.
  • Ван Дрише, Р. и Д. Н. Ферро. 1989. Использование биологического контроля в Массачусетсе: культура Cole Lepidoptera. Массачусетский кооператив.Паб службы расширения. L597.
  • Ван Дрише Р., Р. Прокопи, В. Коли и Т. Беллоуз. 1989. Использование биологической борьбы в Массачусетсе: минирующая пятнистость яблони. Массачусетский кооператив. Паб службы расширения. L594.
  • Van Driesche, R. et al. 1997. Биологический контроль лесных членистоногих на северо-востоке и севере центральной части США: обзор и рекомендации. Лесная служба США.

Списки коммерческих поставщиков агентов биологической борьбы:

  • Хантер, К.Д. 1997. Поставщики полезных организмов в Северной Америке. № ПМ 97-01. Полный список периодически обновляется. Одна бесплатная копия по запросу предоставляется: Калифорнийское агентство по охране окружающей среды, Департамент регулирования пестицидов, мониторинга окружающей среды и борьбы с вредителями, 1020 N Street, Room 161, Sacramento, CA 95814-5624. Также в Интернете (см. ниже)
  • Справочник наименее токсичных продуктов для борьбы с вредителями. Ежегодно публикуется IPM Practitioner, публикуется Bio-Integral Resource Center, P.O. Box 7414, Berkeley, CA 94707.

Информационные бюллетени:

  • Новости биологического контроля Среднего Запада. Ежемесячный информационный бюллетень. Годовая подписка 12 долларов в год от Susan Mahr, MBCN, кафедра энтомологии, Университет Висконсина, Мэдисон, Висконсин 53706. Также доступна в Интернете (см. ниже).
  • IPM Practitioner and Common Sense Pest Control Quarterly. Биоинтегральный ресурсный центр, P.O. Box 7414, Berkeley, CA 94707

Сайты в Интернете:

  • Виртуальный информационный центр Biocontrol: http://ipmwww.ncsu.edu/biocontrol/biocontrol.html
  • Биологическая борьба: справочник по естественным врагам в Северной Америке: http://www.nysaes.cornell.edu/ent/biocontrol
  • Национальный институт биологического контроля: http://www. aphis.usda.gov/nbci.html
  • Новости биологического контроля Среднего Запада: http://www.wisc.edu/entomology/mbcn/mbcn.html
  • Поставщики полезных организмов в Северной Америке: http://www.cdpr.ca.gov/docs/dprdocs/goodbug/organism.htm

Исследовательские или обзорные статьи по конкретным примерам, приведенным здесь

  • Коли, В.М., Р. А. Чурлино и Т. Хосмер. 1994. Влияние состава подлеска и бордюрной растительности на фитофагов и хищных клещей в коммерческих яблоневых садах Массачусетса. Экосистемы сельского хозяйства и окружающая среда 50: 49-60.
  • Гроден Э., Ф.А. Драммонд, Р.А. Касагранде и Д.Л. Хейнс. 1990. Coleomegilla maculata (Coleoptera: Coccinellidae): хищничество колорадского жука (Coleoptera: Chrysomelidae) и его распространение на картофель и окружающие культуры.Журнал экономической энтомологии 83: 1306-1315.
  • Гамильтон, Г.К. и Дж. Лашомб. 1996. Сравнение традиционных и биологических программ интенсивной борьбы с вредителями баклажанов в Нью-Джерси. Энтомолог Флориды 79: 488-496.
  • Кингсли, П.А., М.Д. Брайан, У.Х. Дэй, Т.Л. Бургер, Р.Дж. Дайзарт и С.П. Швальбе. 1993. Биологическая борьба с люцерновым долгоносиком (Coleopter: Curculionidae): Распространение преимуществ. Экологическая энтомология 22: 1234-1250.
  • Нироп, Дж.П., Дж. К. Миннс и С.П. Сельдь. 1994. Влияние напочвенного покрова на динамику Amblyseius fallacis Garman (Acarina: Phytoseiidae) в яблоневых садах Нью-Йорка. Экосистемы сельского хозяйства и окружающая среда 50: 61-72.
  • Рассел, Э.П. 1989. Гипотеза врагов: обзор влияния растительного разнообразия на хищных насекомых и паразитоидов. Экологическая энтомология 18: 590-599.
  • Sheehan, W. 1986. Реакция естественных врагов-специалистов и универсалов на диверсификацию агроэкосистемы: выборочный обзор.Экологическая энтомология 15: 456-461.
  • Стивенс Л.М., А.Л. Штайнхауэр и Дж.Р. Коулсон. 1975. Подавление мексиканского бобового жука на соевых бобах с помощью ежегодных инокулятивных выпусков Pediobius foveolatus . Экологическая энтомология 4: 947-952.
  • Весело, Р.М. и Т.М. Андреадис. 1992. Эпизоотология гриба Entomophaga maimaiga и его влияние на популяции непарного шелкопряда. Журнал патологии беспозвоночных 59: 133-141.

Сводка

Биологическая борьба — это использование живых организмов для подавления популяций вредителей, что делает их менее разрушительными, чем они могли бы быть в противном случае.Естественные враги насекомых играют важную роль в ограничении плотности потенциальных вредителей. Эти естественные враги включают хищников, паразитоидов и патогенов. Биологический контроль над потенциальными насекомыми-вредителями можно усилить за счет: 1) сохранения существующих естественных врагов, 2) введения новых естественных врагов и создания постоянной популяции, и 3) массового разведения и периодического выпуска естественных врагов либо на сезонной основе, либо во время затопления. .

Стрессовые воздействия на организм

Кишечник состоит из сотен миллионов нейронов, которые могут функционировать достаточно независимо и находятся в постоянной связи с мозгом, что объясняет способность чувствовать «бабочек» в желудке. Стресс может повлиять на эту связь между мозгом и кишечником и может вызвать боль, вздутие живота и другой дискомфорт в кишечнике, который будет легче ощущаться. Кишечник также населен миллионами бактерий, которые могут влиять на его здоровье и здоровье мозга, что может влиять на способность думать и влиять на эмоции.

Стресс связан с изменениями кишечных бактерий, которые, в свою очередь, могут влиять на настроение. Таким образом, кишечные нервы и бактерии сильно влияют на мозг и наоборот.

Стресс в раннем возрасте может изменить развитие нервной системы, а также то, как организм реагирует на стресс.Эти изменения могут увеличить риск более поздних заболеваний кишечника или его дисфункции.

Пищевод
В состоянии стресса люди могут есть намного больше или меньше, чем обычно. Большее количество или разнообразие продуктов, а также увеличение употребления алкоголя или табака могут привести к изжоге или кислотному рефлюксу. Стресс или истощение также могут усилить тяжесть регулярно возникающей изжоги. В редких случаях спазмы пищевода могут быть вызваны сильным стрессом и легко могут быть ошибочно приняты за сердечный приступ.

Стресс также может затруднить глотание пищи или увеличить количество проглатываемого воздуха, что увеличивает отрыжку, газообразование и вздутие живота.

Желудок
Стресс может облегчить боль, вздутие живота, тошноту и другие неприятные ощущения в желудке. Рвота может возникнуть, если стресс достаточно сильный. Кроме того, стресс может вызвать ненужное увеличение или снижение аппетита. Нездоровое питание, в свою очередь, может ухудшить настроение.

Вопреки распространенному мнению, стресс не увеличивает выработку кислоты в желудке и не вызывает язвы желудка.Последние на самом деле вызваны бактериальной инфекцией. При стрессе язвы могут быть более неприятными.

Кишечник
Стресс также может облегчить боль, вздутие живота или дискомфорт в кишечнике. Это может повлиять на скорость прохождения пищи по организму, что может вызвать диарею или запор. Кроме того, стресс может вызывать мышечные спазмы в кишечнике, которые могут быть болезненными.

Стресс может повлиять на пищеварение и на то, какие питательные вещества поглощает кишечник. Производство газа, связанное с поглощением питательных веществ, может увеличиться.

Кишечник имеет плотный барьер для защиты организма от (большинства) пищевых бактерий. Стресс может ослабить кишечный барьер и позволить кишечным бактериям проникнуть в организм. Хотя иммунная система легко справляется с большинством этих бактерий и не делает нас больными, постоянная низкая потребность в воспалительном воздействии может привести к хроническим легким симптомам.

Стресс особенно влияет на людей с хроническими заболеваниями кишечника, такими как воспалительное заболевание кишечника или синдром раздраженного кишечника.Это может быть связано с повышенной чувствительностью кишечных нервов, изменениями микробиоты кишечника, изменениями скорости прохождения пищи через кишечник и/или изменениями иммунных реакций кишечника.

Питание и иммунитет | Источник питания

Во время сезона гриппа или во время болезни люди часто ищут специальные продукты или витаминные добавки, которые, как считается, повышают иммунитет. Популярными примерами являются витамин С и такие продукты, как цитрусовые, куриный суп и чай с медом. Тем не менее структура нашей иммунной системы сложна и зависит от идеального баланса многих факторов, а не только от диеты и особенно от какой-то одной конкретной пищи или питательных веществ.Тем не менее, сбалансированная диета, состоящая из ряда витаминов и минералов, в сочетании с факторами здорового образа жизни, такими как достаточный сон, физические упражнения и низкий уровень стресса, наиболее эффективно подготавливает организм к борьбе с инфекциями и болезнями.

Что такое наша иммунная система?

Ежедневно мы постоянно подвергаемся воздействию всевозможных потенциально вредных микробов. Наша иммунная система, представляющая собой сеть сложных стадий и путей в организме, защищает нас от этих вредных микробов, а также от некоторых болезней. Он распознает чужеродных захватчиков, таких как бактерии, вирусы и паразиты, и принимает немедленные меры. У человека есть два типа иммунитета: врожденный и адаптивный.

Врожденный иммунитет — это защита первой линии от патогенов, которые пытаются проникнуть в наш организм, достигаемая через защитные барьеры. Эти барьеры включают в себя:

  • Кожа, защищающая от большинства патогенов
  • Слизь, задерживающая патогены
  • Желудочная кислота, уничтожающая патогены
  • Ферменты нашего пота и слез, которые помогают создавать антибактериальные соединения
  • Клетки иммунной системы, атакующие все чужеродные клетки, попадающие в организм

Адаптивный или приобретенный иммунитет — это система, которая учится распознавать патоген.Он регулируется клетками и органами нашего тела, такими как селезенка, тимус, костный мозг и лимфатические узлы. Когда чужеродное вещество попадает в организм, эти клетки и органы вырабатывают антитела и приводят к размножению иммунных клеток (включая различные типы лейкоцитов), которые специфичны для этого вредного вещества, атакуют и разрушают его. Затем наша иммунная система адаптируется, запоминая чужеродное вещество, так что, если оно снова проникнет, эти антитела и клетки будут еще более эффективными и быстрыми, чтобы уничтожить его.

Другие состояния, вызывающие иммунный ответ

Антигены — это вещества, которые организм маркирует как чужеродные и вредные, которые вызывают активность иммунных клеток. Аллергены представляют собой один из типов антигенов и включают пыльцу трав, пыль, компоненты пищи или шерсть домашних животных. Антигены могут вызывать гиперреактивную реакцию, при которой высвобождается слишком много лейкоцитов. Чувствительность людей к антигенам сильно различается. Например, аллергия на плесень вызывает симптомы хрипов и кашля у чувствительного человека, но не вызывает реакции у других людей.

Воспаление является важным, нормальным этапом врожденного иммунного ответа организма. Когда патогены атакуют здоровые клетки и ткани, тип иммунных клеток, называемый тучными клетками, контратакует и высвобождает белки, называемые гистаминами, которые вызывают воспаление. Воспаление может вызвать боль, отек и выделение жидкости, помогающей вывести патогены. Гистамины также посылают сигналы для выброса еще большего количества лейкоцитов для борьбы с патогенами. Однако длительное воспаление может привести к повреждению тканей и может привести к подавлению иммунной системы.

Аутоиммунные заболевания , такие как волчанка, ревматоидный артрит или диабет 1 типа, частично являются наследственными и вызывают гиперчувствительность, при которой иммунные клетки атакуют и разрушают здоровые клетки.

Иммунодефицитные состояния могут угнетать или полностью отключать иммунную систему и могут быть генетическими или приобретенными. Приобретенные формы более распространены и включают СПИД и рак, такие как лейкемия и множественная миелома. В этих случаях защитные силы организма настолько снижены, что человек становится очень восприимчивым к болезням от вторжения патогенов или антигенов.

Какие факторы могут угнетать нашу иммунную систему?
  • Пожилой возраст: С возрастом наши внутренние органы могут становиться менее эффективными; иммунные органы, такие как тимус или костный мозг, производят меньше иммунных клеток, необходимых для борьбы с инфекциями. Старение иногда связано с дефицитом питательных микроэлементов, что может ухудшить ослабление иммунной функции.
  • Экологические токсины (дым и другие частицы, способствующие загрязнению воздуха, чрезмерное употребление алкоголя): Эти вещества могут нарушать или подавлять нормальную активность иммунных клеток.
  • Избыточный вес: Ожирение связано с вялотекущим хроническим воспалением. Жировая ткань вырабатывает адипоцитокины, которые могут способствовать воспалительным процессам. [1] Исследования проводятся рано, но ожирение также было определено как независимый фактор риска для вируса гриппа, возможно, из-за нарушения функции Т-клеток, типа лейкоцитов. [2]
  • Плохое питание: Недоедание или диета с недостатком одного или нескольких питательных веществ может ухудшить выработку и активность иммунных клеток и антител.
  • Хронические заболевания: Аутоиммунные и иммунодефицитные заболевания атакуют и потенциально выводят из строя иммунные клетки.
  • Хронический умственный стресс: Стресс высвобождает гормоны, такие как кортизол, который подавляет воспаление (воспаление изначально необходимо для активации иммунных клеток) и действие лейкоцитов.
  • Недостаток сна и отдыха: Сон – это время восстановления организма, во время которого высвобождается тип цитокина, борющегося с инфекцией; слишком мало сна снижает количество этих цитокинов и других иммунных клеток.  

Существует ли диета для повышения иммунитета?

Употребление достаточного количества питательных веществ в рамках разнообразной диеты необходимо для здоровья и функционирования всех клеток, включая иммунные клетки. Определенные режимы питания могут лучше подготовить организм к микробным атакам и чрезмерному воспалению, но маловероятно, что отдельные продукты обеспечивают особую защиту. Каждая стадия иммунного ответа организма зависит от наличия множества питательных микроэлементов. Примеры питательных веществ, которые были определены как критически важные для роста и функционирования иммунных клеток, включают витамин С, витамин D, цинк, селен, железо и белок (включая аминокислоту глютамин).[3,4] Они содержатся в различных продуктах растительного и животного происхождения.

Диеты с ограниченным разнообразием и низким содержанием питательных веществ, например, состоящие в основном из продуктов, подвергшихся глубокой обработке, и с недостатком продуктов с минимальной обработкой, могут негативно повлиять на здоровую иммунную систему. Также считается, что западная диета с высоким содержанием рафинированного сахара и красного мяса и низким содержанием фруктов и овощей может способствовать нарушению здоровых кишечных микроорганизмов, что приводит к хроническому воспалению кишечника и связанному с ним подавлению иммунитета.[5]

Микробиом — это внутренний мегаполис из триллионов микроорганизмов или микробов, которые живут в наших телах, в основном в кишечнике. Это область интенсивных и активных исследований, поскольку ученые обнаруживают, что микробиом играет ключевую роль в иммунной функции. Кишечник является основным местом иммунной активности и производства антимикробных белков. [6,7] Диета играет большую роль в определении того, какие виды микробов живут в нашем кишечнике. Богатая растительной клетчаткой диета с большим количеством фруктов, овощей, цельного зерна и бобовых, по-видимому, поддерживает рост и поддержание полезных микробов.Некоторые полезные микробы расщепляют волокна на короткоцепочечные жирные кислоты, которые, как было показано, стимулируют активность иммунных клеток. Эти волокна иногда называют пребиотиками, потому что они питают микробы. Поэтому диета, содержащая пробиотические и пребиотические продукты, может быть полезной. Пробиотические продукты содержат живые полезные бактерии, а пребиотические продукты содержат клетчатку и олигосахариды, которые питают и поддерживают здоровые колонии этих бактерий.

  • Пробиотические продукты включают кефир, йогурт с живыми активными культурами, ферментированные овощи, квашеную капусту, темпе, чайный гриб, кимчи и мисо.
  • Пребиотические продукты включают чеснок, лук, лук-порей, спаржу, топинамбур, зелень одуванчика, бананы и морские водоросли. Тем не менее, более общее правило заключается в том, чтобы есть разнообразные фрукты, овощи, бобы и цельные зерна для пищевых пребиотиков.

Тарелка теплого куриного супа — популярное блюдо, когда мы плохо себя чувствуем. Есть ли научные доказательства того, что это помогает в лечении? Короткий ответ — нет; нет никаких клинических испытаний, которые показали бы, что куриный бульон ускоряет выздоровление больше, чем другие продукты.Но если разобрать его ингредиенты, это действительно стоящее средство, которое стоит попробовать. Во-первых, куриный суп легкий и приятный для желудка, когда у нас плохой аппетит. Во-вторых, он обеспечивает организм жидкостью и электролитами для предотвращения обезвоживания, которое легко может возникнуть при лихорадке. Наконец, традиционный рецепт куриного супа содержит различные питательные вещества, необходимые для иммунной системы: белок и цинк из курицы, витамин А из моркови, витамин С из сельдерея и лука и антиоксиданты в луке и травах. Это вкусная и успокаивающая пища, которую можно есть, когда плохо себя чувствуешь и не требуется рецепт врача.

Помогают ли витамины или травяные добавки?

Дефицит отдельных питательных веществ может изменить иммунный ответ организма. Исследования на животных показали, что дефицит цинка, селена, железа, меди, фолиевой кислоты и витаминов A, B6, C, D и E может изменить иммунный ответ. [8] Эти питательные вещества помогают иммунной системе несколькими способами: работая в качестве антиоксиданта для защиты здоровых клеток, поддерживая рост и активность иммунных клеток и вырабатывая антитела.Эпидемиологические исследования показывают, что те, кто плохо питается, подвергаются большему риску бактериальных, вирусных и других инфекций.

Роль витамина D в регуляции иммунной системы побудила ученых исследовать два параллельных направления исследований: способствует ли дефицит витамина D развитию рассеянного склероза, диабета 1 типа и других так называемых «аутоиммунных» заболеваний, при которых иммунная система организма атакует собственные органы и ткани? И могут ли добавки с витамином D помочь повысить защитные силы нашего организма для борьбы с инфекционными заболеваниями, такими как туберкулез и сезонный грипп?

Узнать больше

Соблюдение диеты хорошего качества, как показано на тарелке здорового питания, может предотвратить дефицит этих питательных веществ. Тем не менее, есть определенные группы населения и ситуации, в которых не всегда можно есть разнообразные питательные продукты или у которых повышенная потребность в питательных веществах. В этих случаях витаминно-минеральные добавки могут помочь восполнить пробелы в питании. Исследования показали, что витаминные добавки могут улучшить иммунный ответ в этих группах. [8-10] Домохозяйства с низким доходом, беременные и кормящие женщины, младенцы и дети младшего возраста, а также тяжелобольные являются примерами групп риска.

Пожилые люди относятся к группе повышенного риска.Иммунный ответ обычно снижается с возрастом по мере снижения количества и качества иммунных клеток. Это вызывает более высокий риск неблагоприятных исходов, если у пожилых людей развиваются хронические или острые заболевания. Кроме того, около трети пожилых людей в промышленно развитых странах страдают от дефицита питательных веществ. [8] Некоторые причины включают плохой аппетит из-за хронических заболеваний, депрессии или одиночества; несколько лекарств, которые могут мешать усвоению питательных веществ и аппетиту; мальабсорбция из-за проблем с кишечником; и повышенные потребности в питательных веществах из-за гиперметаболических состояний при острых или хронических состояниях. Разнообразие рациона также может быть ограничено бюджетными ограничениями или меньшим интересом к приготовлению пищи для одного человека; плохой зубной ряд; психические расстройства; или нехватка транспорта и общественных ресурсов для получения здоровой пищи.

В этих случаях можно использовать общую поливитаминную/минеральную добавку, обеспечивающую рекомендуемые диетические нормы (RDA), если иное не указано врачом. Добавки в мегадозах (во многих случаях превышающие рекомендованную дневную норму) не кажутся оправданными и иногда могут быть вредными или даже подавлять иммунную систему (например,г., как с цинком). Помните, что витаминные добавки не должны рассматриваться как замена хорошей диете, потому что никакие добавки не содержат всех преимуществ здоровой пищи.

Травы  

Было предложено несколько травяных добавок для повышения иммунной функции. Что говорит исследование?

  • Эхинацея: Исследования клеток показали, что эхинацея может уничтожать вирусы гриппа, но ограниченные исследования на людях не дали результатов в определении активных компонентов эхинацеи. Не было доказано, что прием эхинацеи после простуды сокращает ее продолжительность, но прием ее здоровым может дать небольшой шанс защиты от простуды. [11,12]
  • Чеснок: Предполагается, что активный ингредиент чеснока, аллицин посевной, оказывает противовирусное и противомикробное действие при простуде, но качественные клинические испытания, сравнивающие чесночные добавки с плацебо, отсутствуют. Кокрановский обзор выявил только одно испытание приемлемого качества с участием 146 участников.У тех, кто принимал чесночную добавку в течение 3 месяцев, было меньше случаев простуды, чем у тех, кто принимал плацебо, но после заражения вирусом простуды обе группы имели одинаковую продолжительность болезни. [13] Обратите внимание, что эти данные взяты из одного испытания, которое необходимо воспроизвести.
  • Катехины чая: Исследования клеток показали, что катехины чая, такие как содержащиеся в зеленом чае, могут предотвращать размножение вирусов гриппа и некоторых простудных заболеваний и могут повышать иммунную активность. Испытания на людях все еще ограничены.Два рандомизированных контролируемых исследования показали, что капсулы зеленого чая вызывают меньше симптомов простуды/гриппа или заболеваемости гриппом, чем плацебо; однако оба исследования финансировались или имели отношение авторов к чайной промышленности. [14]

8 шагов для поддержки здоровой иммунной системы
  1. Придерживайтесь сбалансированной диеты, включающей цельные фрукты, овощи, нежирные белки, цельнозерновые продукты и большое количество воды. Средиземноморская диета — один из вариантов, который включает в себя эти типы продуктов.
  2. Если сбалансированная диета недоступна, можно использовать поливитамины, содержащие RDA для нескольких питательных веществ.
  3. Не курите (или бросьте курить, если курите).
  4. Употребляйте алкоголь умеренно.
  5. Выполняйте умеренные регулярные физические упражнения.
  6. Старайтесь спать 7-9 часов каждую ночь. Старайтесь придерживаться графика сна, просыпаясь и ложась спать примерно в одно и то же время каждый день. Наши биологические часы, или циркадные ритмы, регулируют чувство сонливости и бодрствования, поэтому постоянный график сна поддерживает сбалансированный циркадный ритм, чтобы мы могли погрузиться в более глубокий и спокойный сон.
  7. Стремитесь справиться со стрессом.Это легче сказать, чем сделать, но постарайтесь найти несколько здоровых стратегий, которые хорошо подходят вам и вашему образу жизни, будь то упражнения, медитация, определенное хобби или общение с надежным другом. Еще один совет — практиковать регулярное сознательное дыхание в течение дня и при возникновении чувства стресса. Это не должно быть долго — даже несколько вдохов могут помочь. Если вам нужно руководство, попробуйте это короткое осознанное дыхательное упражнение.
  8. Мойте руки в течение дня: при входе с улицы, до и после приготовления и приема пищи, после посещения туалета, после кашля или сморкания.

Связанные

Пандемия COVID-19 создает ряд уникальных и индивидуальных последствий — от проблем с доступом к продовольствию, перебоев в доходах, эмоционального стресса и так далее. Чтобы получить дополнительные советы и обсудить, как справиться с трудностями в это трудное время, посетите серию еженедельных интерактивных онлайн-форумов Гарварда Чана.

Безопасность пищевых продуктов, питание и хорошее самочувствие во время COVID-19

Спросите эксперта: роль диеты и пищевых добавок во время COVID-19

Ссылки
  1. Childs CE, Calder PC, Miles EA.Диета и иммунная функция. Питательные вещества . 2019 16 августа; 11 (8).
  2. Green WD, Бек, Массачусетс. Ожирение ухудшает адаптивный иммунный ответ на вирус гриппа. Анналы Американского торакального общества . 14 ноября 2017 г. (Приложение 5): S406-9.
  3. Guillin OM, Vindry C, Ohlmann T, Chavatte L. Селен, селенопротеины и вирусная инфекция. Питательные вещества . 2019 сен;11(9):2101.
  4. Wessels I, Maywald M, Rink L. Цинк как привратник иммунной функции. Питательные вещества .2017 Декабрь;9(12):1286.
  5. Молендийк И., Ван дер Марел С. , Мальяарс П.В. На пути к пищевой аптеке: иммунологическая модуляция с помощью диеты. Питательные вещества . 2019 июнь;11(6):1239.
  6. Кабальеро С., Памер Э.Г. Воспаление, опосредованное микробиотой, и антимикробная защита в кишечнике. Ежегодный обзор иммунологии . 2015 21 марта; 33: 227-56.
  7. Ли XV, Леонарди I, Илиев И.Д. Микобиота кишечника в иммунитете и воспалительных заболеваниях. Иммунитет . 2019 18 июня; 50 (6): 1365-79.
  8. Чандра РК. Питание и иммунная система: введение. Американский журнал клинического питания . 1997 г., 1 августа; 66 (2): 460S-3S.
  9. Hemilä H, Louhiala P. Витамин С для профилактики и лечения пневмонии. Кокрановская база данных систематических обзоров . 2013(8).
  10. Мартино А.Р., Джоллифф Д.А., Хупер Р.Л., Гринберг Л., Алоя Дж.Ф., Бергман П., Дубнов-Раз Г., Эспозито С., Ганмаа Д., Гинде А.А., Гудолл Э.К. Добавки витамина D для предотвращения острых инфекций дыхательных путей: систематический обзор и метаанализ данных отдельных участников. БМЖ . 2017 15 февраля; 356: i6583.
  11. Национальный центр дополнительного и интегративного здоровья. Эхинацея. https://www.nccih.nih.gov/health/echinacea. Доступ 02.04.20.
  12. Karsch-Völk M, Barrett B, Kiefer D, Bauer R, Ardjomand-Welkart K, Linde K. Эхинацея для профилактики и лечения простуды. Кокрановская база данных систематических обзоров . 2014(2).
  13. Лиссиман Э., Бхасале А.Л., Коэн М. Чеснок от простуды. Кокрановская база данных систематических обзоров .2014(11).
  14. Furushima D, Ide K, Yamada H. Влияние катехинов чая на инфекцию гриппа и простуду с акцентом на эпидемиологические/клинические исследования. Молекулы . 2018 июль; 23 (7): 1795.

Условия использования

Содержание этого веб-сайта предназначено для образовательных целей и не предназначено для предоставления личных медицинских консультаций. Вам следует обратиться за советом к своему врачу или другому квалифицированному поставщику медицинских услуг по любым вопросам, которые могут у вас возникнуть относительно состояния здоровья.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.