기후변화와 침입종

Climate change and invasive species
버펠그래스(Cenchrus celiaris)는 토착종을 밀어내고 있는 전세계의 침입종입니다.[1]

기후변화와 외래종은 기후변화로 인해 환경이 불안정해지는 과정을 말합니다.이러한 환경 변화는 특정 지역에서 역사적으로 발견되지 않고 종종 그 지역의 토착종에 부정적인 영향을 주는 외래종의 확산을 촉진합니다.이러한 복잡한 관계는 주목할 만한데, 기후 변화와 침입종들이 또한 미국 농무부에 의해 전세계 생물 다양성 손실의 상위 4개 원인 중 두 가지로 여겨지기 때문입니다.[2]

인간이 야기한 기후 변화와 침입종의 증가는 생태계 변화와 직접적으로 연관되어 있습니다.[3][4]이러한 생태계의 기후적 요인의 불안정은 침입종들에게 더 친절한 서식지를 만들어 줄 수 있고, 따라서 그들이 원래의 지리적 경계를 넘어서 퍼져나갈 수 있게 해줍니다.[5]기후 변화는 종의 확산을 가능하게 하는 침입 경로를 넓힙니다.모든 침입종들이 기후 변화의 혜택을 받는 것은 아니지만, 대부분의 관찰은 침입종의 증가를 보여줍니다.기후 변화의 혜택을 받은 침입종의 예로는 곤충(서양 옥수수 뿌리벌레와 다른 농작물 해충 등), 병원균(계피 곰팡이 등), 민물 및 해양종(시냇가 송어 등), 식물(우산 나무 등) 등이 있습니다.

침입종의 영향을 관리할 수 있는 많은 방법이 있습니다.예방, 조기 발견, 기후 예측 및 유전자 통제는 공동체가 침입종과 기후 변화의 위험을 완화할 수 있는 몇 가지 방법입니다.종 집단의 복잡한 패턴을 연구하는 모델의 정확성은 평가하기 어렵지만 많은 사람들이 기후 변화에 따라 종의 범위 이동을 예측합니다.

배경

기후 변화는 영향을 받는 지역과 서식지의 식물과 동물에 연쇄적인 영향을 미칩니다.영향은 CO의2 증가, 물의 pH 변화, 그리고 아마도 종의 죽음을 포함할 수 있습니다.이러한 요인들은 종종 생리적 스트레스와 생태계의 자생 생물들에 대한 도전으로 이어집니다.[6]측정할 수 있을 정도로 따뜻하거나 추운 환경은 비토종 육상 및 해양 생물이 새로운 지역으로 이동하고 같은 서식지에서 확립된 토착종과 경쟁할 수 있는 기회를 만듭니다.그들의 놀라운 적응력을 고려할 때, 비토종 식물들은 그들이 도입되었던 생태계를 침범하고 장악할 수 있습니다.[7][8][9]

도시화는 궁극적으로 토착종의 죽음을 야기하고 생태계의 영양 수준에 영향을 미칠 수 있는 비토종으로 대체되는 토지에 건설되는 것입니다.[10]지구 온난화는 건조한 땅에 가뭄을 일으킬 수 있고, 이것은 나중에 토양으로부터 많은 물을 사용해야 하는 식물들을 죽일 수 있습니다.그것은 또한 물이 필요한 이 건조한 땅으로 침입종들을 이동시킬 수 있습니다.이것은 결국 그 지역의 식물들에 대한 물 공급을 더욱 고갈시킬 수 있습니다.[11]이 모든 영향은 유기체의 생리적 스트레스로 이어질 수 있고, 따라서 침입을 증가시키고 더 나아가 토착 생태계를 파괴할 수 있습니다.[6]

이 섹션은 기후 변화에서 발췌한 내용입니다.[편집]


일반적으로 기후 변화는 지구 온난화(지구 평균 기온의 지속적인 상승)와 그것이 지구의 기후 시스템에 미치는 영향을 설명합니다.넓은 의미의 기후 변화는 지구의 기후에 대한 이전의 장기적인 변화도 포함합니다.현재 지구 평균 온도의 상승은 이전의 변화보다 더 빠르게 진행되고 있으며, 주로 인간이 화석 연료를 태우는 것에 의해 발생합니다.[12][13]화석 연료 사용, 삼림 벌채, 일부 농업 및 산업 활동은 온실 가스, 특히 이산화탄소와 메탄을 증가시킵니다.[14]온실가스는 지구가 햇빛으로부터 따뜻해진 후 발산하는 열의 일부를 흡수합니다.더 많은 양의 이러한 가스들은 지구의 낮은 대기에 더 많은 열을 가두고, 지구 온난화를 일으킵니다.
이 절은 기후 변화가 농업에 미치는 영향에서 발췌한 것입니다.[편집]
기후변화가 농업에 미치는 영향은 다양한데, 이 중 많은 부분이 기아를 종식시키기 위한 지속가능발전목표 2와 같이 농업활동이 인간의 욕구를 충족시키기 어렵게 만들고 있습니다.기온 상승과 기후 변화로 가뭄, 폭염, 홍수 등으로 농작물 수확량이 감소하는 경우가 많습니다.그들은 또한 전세계 식량 공급에 중대한 결과를 가져올 몇몇 지역이 동시에 농작물 실패를 겪는 현재 드문 위험을 증가시킬 가능성이 있습니다.많은 병해충과 식물병은 또한 더 널리 퍼지거나 새로운 지역으로 확산될 것으로 예상됩니다.기후 변화를 주도하는 대기 중 CO2 수준의 증가는 수확량을 증가시키는 CO2 수정 효과와도 관련이 있지만, 이는 미세영양소의 수준을 낮추고 결과적으로 영양적 가치를 감소시키는 대가를 치르게 됩니다.[15]: 717 세계의 가축들 또한 더 큰 열 스트레스부터 동물의 사료 부족, 기생충과 벡터로 인한 질병의 확산 등과 같은 많은 문제들에 의해 영향을 받을 것으로 예상됩니다.[15]: 746 해안에서는 일부 농경지가 해수면 상승으로 유실될 것으로 보입니다.그러나, 빙하가 녹으면서 관개용수를 덜 사용할 수 있지만, 얼은 땅이 녹으면서 더 많은 경작지를 이용할 수 있게 될 수도 있습니다.다른 영향으로는 침식과 토양 비옥도의 변화, 성장기의 길이 등이 있습니다.기후가 따뜻해지면서 곰팡이에 의한 식품 안전에 대한 부정적인 영향과 곰팡이에 의한 손실, 곰팡이 독소 및 살모넬라균과 같은 박테리아가 증가하고 추가적인 경제적 부담이 초래됩니다.물 부족 – 방해를 포함하여기후 변화에 의해 야기되거나 악화되는 지상의 강수, 증발 및 토양 수분은 농업에 상당한 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.[16][17]

정의들

침입종

국제 자연 보전 연맹 (2017)에 따르면, IUCN은 침입종은 "자연 범위 밖의 장소에 도입되어 토종 생물 다양성, 생태계 서비스 또는 인간 복지에 부정적인 영향을 미치는 동물, 식물 또는 다른 생물"입니다.[18]

기후 변화는 어떤 종들이 침입종으로 간주되는지도 재정의할 것입니다.[19]이전에 침습적인 것으로 간주되었던 일부 분류군은 시간에 따라 변화하는 생태계에서 영향력이 떨어질 수 있는 반면, 이전에 비침습적인 것으로 간주되었던 다른 종들은 침습적이 될 수 있습니다.동시에, 상당한 양의 토착종들이 범위 이동을 겪고 새로운 지역으로 이주할 것입니다.[20]

침입종의 변화 범위와 변화하는 영향은 "침습종"이라는 용어의 정의를 어렵게 합니다. 이는 변화하는 기준선의 한 예가 되었습니다.위에서 언급한 변화하는 역학을 고려하면, Hellmann et al.(2008)은 침습종을 "최근에 도입된 분류군"으로 정의하고 "토종 바이오타, 경제적 가치 또는 인간의 건강에 substant적으로 부정적인 영향"을 행사해야 한다고 결론짓습니다.따라서 기후 변화에 따라 더 큰 범위를 차지하는 토착종은 큰 피해를 주지 않는 한 침입성이 있다고 간주되지 않습니다.

역사를 통해 인류에 의해 도입된 분류 체계는 세기에서 세기로, 그리고 10년에서 10년으로 변화해 왔고, 도입 비율도 마찬가지입니다.(시간 단위당 확립된 외계 종의 첫 번째 기록의 양으로 계산됨) 외계 종의 첫 번째 기록에 대한 세계적인 비율에 대한 연구는 1500-1800년 동안 그 비율이 낮은 수준에 머물렀고 1800년 이후 그 비율은 지속적으로 증가하고 있음을 보여줍니다.1970년부터 2014년 사이에 등록된 외계종의[21] 최초 기록의 37%가 최근에 등록되었습니다.[22]

외계 종의 침입은 일반적으로 생물 다양성 손실의 주요 동인 중 하나이며, 두 번째로 흔한 위협은 16세기 이후 완전한 종 멸종과 관련된 것입니다.침입성 외계종들은 또한 기후 변화에 대한 자연 서식지와 농업 및 도시 지역의 회복력을 감소시킬 수 있습니다.또한 기후 변화는 종의 침입에 대한 서식지의 회복력을 감소시킵니다.[18]

생물학적 침략과 기후 변화는 모두 지구의 다양성에 영향을 미치는 두 가지 주요 과정입니다.그러나 여러 드라이버가 복잡하고 비가산적인 방식으로 상호작용하기 때문에 그 효과는 종종 별개로 검토됩니다.그러나 기후 변화의 결과 중 일부는 외계 종의 증가를 가속화하는 것으로 널리 인정되어 왔습니다. 그 중에서도 기온 상승이 하나입니다.[23]

침입 경로

생물학적 침입이 일어나는 방식은 단계적인 것으로 침입 경로라고 합니다.도입/수송단계, 식민/캐주얼단계, 설립단계/귀화단계, 경관확산/침략단계 등 크게 4단계로 구성되어 있습니다.[23][20]침입 경로의 개념은 특정 종이 침입하기 위해 각 단계에서 극복해야 할 환경 필터를 설명합니다.각 단계의 결과에 영향을 미치는 여러 가지 메커니즘이 있는데, 그 중 하나가 기후 변화입니다.[20]

초기 전송 단계에서 필터는 지리적 특성을 갖습니다.두 번째 콜로니얼 단계의 경우, 필터는 생물학적 조건에 의해 구성됩니다. 세 번째 확립 단계의 경우, 생물학적 상호 작용에 의해 구성됩니다.마지막 경관 확산 단계에서, 경관의 특정 요인들이 종들이 통과해야 하는 필터를 구성합니다.[20]

상호작용

탄자니아에 침입하는 나무 종, Maesopsiseminiii.

기후 변화와 침입종 사이의 상호작용은 복잡하고 평가하기 쉽지 않습니다.기후 변화는 일부 침입종을 선호하고 다른 종들에게 피해를 줄 가능성이 있지만,[24] 침입종에 대한 기후 변화의 구체적인 결과를 밝혀낸 저자는 거의 없습니다.[20]

1993년 초, 탄자니아 동부 우삼바라 산 숲에 퍼져있는 외계 수종 Maesopsis eminii를 대상으로 기후/침습적 종 상호작용이 추측되었습니다.기온 변화, 강수량의 극단, 안개의 감소는 그것의 침입을 촉진시키는 잠재적인 요인으로 언급되었습니다.[25]

침입종에 대한 기후 변화의 결과는 다양한 특성(침략과 관련된 특성과 특성), 관리 및 풍요로[20] 인해 토착종에 대한 결과와 구별되며, 직접적이거나 생존을 통해 직접적이거나 해충이나 먹잇감과 같은 다른 요인을 통해 간접적일 수 있습니다.[25]

지금까지 기후변화가 생물학적 침입에 긍정적이거나 가속적인 영향을 미치는 것으로 관측된 것이 부정적인 것보다 더 많았습니다.그러나 대부분의 문헌은 온도에만 초점을 맞추고 있으며 기후 변화와 침입종의 복잡한 특성 때문에 결과를 예측하기가 어렵습니다.

침입종 도입에 유리한 조건

침입 경로 단계에 미치는 영향

기후 변화는 침입종의 분포, 확산, 풍요 그리고 영향에 영향을 미치는 현존하는 많은 스트레스 요인들과 상호작용할 것입니다.따라서 관련 문헌에서 기후 변화가 침입종에 미치는 영향은 종종 침입 경로의 단계별로 별도로 고려됩니다. (1) 도입/수송, (2) 식민/캐주얼 단계, (3) 설립/귀화, (4)[20][23] 확산/침략 단계.Hellmann에 따르면 침입 단계에 따라 침입종들에게 5가지의 비배타적인 기후 변화 결과가 있습니다.[20]

  1. 변경된 운송 및 도입 메커니즘
  2. 침입종에 대한 변화된 기후적 제약
  3. 기존 침입종의 변화된 분포
  4. 기존 침입종의 변화된 영향
  5. 경영전략의 변화된 유효성

기후 변화의 첫 번째 결과인 운송 및 도입 메커니즘의 변경된 메커니즘은 종종 침입이 의도적으로(예: 생물 통제, 스포츠 낚시, 농업) 또는 인간의 도움으로 우연히 도입되고 기후 변화가 인간 운송의 패턴을 바꿀 수 있기 때문에 주어집니다.변화된 레크리에이션 및 상업 활동은 인간 운송을 변화시키고 일부 비토종 종의 전파 압력을 0에서 증가시킬 것입니다. 예를 들어, 새로운 지역을 연결하거나 설립을 허용하는 특정 임계치 이상입니다.운송 기간이 길어지면 토착종이 아닌 종의 운송이 늘어나고 원숭이가 지나갈 때 잠재적 침입자를 지원하는 전파 압력이 증가할 수 있습니다.또한, 레크리에이션 및 보존 목적의 도입이 증가할 수 있습니다.[20]

기후 조건의 변화는 토착종들이 토착종이 아닌 종들과 경쟁할 수 있는 능력을 감소시킬 수 있고, 조건이 원래의 범위로 바뀌면 현재 성공하지 못한 일부 비고유종들은 새로운 지역을 식민지로 만들 수 있을 것입니다.[20]아래 2.2에서 자세히 설명하는 바와 같이 여러 요인이 식민지화의 성공을 높일 수 있습니다.

현존하는 침입종의 분포에 영향을 미치는 광범위한 기후적 요인이 있습니다.지구 온난화로 인해 냉온 또는 온온 제약으로 인한 범위 한계가 변경되어 냉온 제약 종들은 상층 및 고위도 범위 한계에서 제한을 덜 받게 되고 온온 제약 종들은 하층 및 저위도 범위 한계에서 제한을 덜 받게 됩니다.강수 패턴의 변화, 하천 흐름의 빈도, 염분의 변화는 침습종의 수문[26] 제약에도 영향을 미칠 수 있습니다.많은 침입종들이 장거리 분산을 용이하게 하는 특성을 위해 선택되었기 때문에 적절한 기후대의 변화가 침입종들을 선호할 가능성이 높습니다.[20]

토착종에 미치는 영향은 침입종의 개체수 밀도를 통해 바뀔 수 있습니다.경쟁적 상호작용과 토착종 또는 자원의 풍부함은 침입종의 상대적 영향에 관여합니다.[20]

다양한 관리 전략의 효과는 기후에 따라 달라집니다.예를 들어, 차갑고 딱딱한 냉동 또는 얼음 덮개에 의한 침입종의 기계적 제어는 온도가 증가함에 따라 효과가 떨어질 수 있습니다.살충제의 운명과 행동 그리고 침입종을 통제하는 데 있어서의 효과에 있어서도 변화가 일어날 수 있습니다.일부 생체 제어 에이전트와 그 대상 사이의 관계를 분리하면 침입을 지원할 수 있습니다.반면에 종의 범위가 겹쳐서 다른 생물학적 방제제의 효과는 증가할 수 있습니다.[20]

기후조건에 미치는 영향

기후 변화가 어떻게 침입을 촉진하는 조건을 만드는지를 살펴보는 또 다른 관점은 종의 생존에 영향을 미치는 환경의 변화를 고려하는 것입니다.이러한 환경 조건의 변화에는 기온(지상 및 해양), 강수량, 화학(지상 및 해양), 해양 순환 및 해수면이 포함됩니다.[25]

기후로 인한 생물학적 침입에 관한 대부분의 문헌은 온난화 효과에 관한 것이므로 강수 패턴, 극한 사건 및 기타 기후 조건에 관한 것보다 침입에 대한 온도 영향에 관한 정보가 훨씬 더 많습니다.[23]

온도

몇몇 연구원들은 기후 변화가 종들이 이전에는 생존하거나 번식할 수 없었던 지역으로 그들의 범위를 넓힐 수 있게 함으로써 종들의 분포에 이익이 되는 방향으로 환경 조건을 바꾼다는 것을 발견했습니다.이러한 범위 이동은 주로 기후 변화로 인한 기온 상승에 기인합니다.[23]지리적 분포의 변화는 앞서 언급한 바와 같이 침입종의 정의에도 도전하게 될 것입니다.

수생 생태계에서, 추운 온도와 겨울의 저산소증은 현재 침입종의 생존을 제한하는 요소이고 지구 온난화는 새로운 종의 침입을 야기할 가능성이 있습니다.[27]

침입 경로의 각 단계에서 온도는 침입종의 성공에 잠재적인 영향을 미칩니다.이들은 침입 경로 단계의 영향에 관한 섹션에 설명되어 있습니다.그것들은 각각의 영역에서 성공적이지 못한 침입종의 식민지화와 성공적인 번식,[23] 토착종과 침입종 간의 경쟁 관계 변화, 고도와 위도에 관한 범위 제한의 변화, 그리고 관리 효과의 변화를 포함합니다.[20]지구 온난화는 또한 수송과 같은 인간의 활동을 생물학적인 침입의 가능성을 증가시키는 방식으로 변화시킬 수 있습니다.

기상 이변

기후 변화는 추운 겨울이나 폭풍과 같은 극단적인 날씨에 증가를 일으킬 수 있는데, 이것은 현재의 침입종들에게 문제가 될 수 있습니다.더 따뜻한 기후나 더 안정적인 기후에 적응하는 침입종들은 특히 추운 겨울과 같이 급격한 계절 변화가 있을 때 불이익을 받을 수 있습니다.따라서 예측할 수 없는 극한 날씨는 침입종의 리셋 메커니즘으로 작용하여 영향을 받는 지역의 침입종의 양을 줄일 수 있습니다.[28]홍수와 같은 더 극단적인 기후 현상은 또한 이전에 제한되어 있던 수종을 탈출시키고 기존의 식생을 제거하고 맨땅을 생성하여 식민지화하기 더 쉬워질 수 있습니다.[23]

기후변화에 영향을 받는 침입종

기후 변화에 따른 외래종의 성공의 한 가지 중요한 측면은 토착종에 비해 그들의 장점입니다.침입종들은 종종 그들을 성공적인 침입자로 만드는 일련의 특성(예: 불리한 조건에서 생존할 수 있는 능력, 광범위한 환경 허용, 빠른 성장 속도 및 광범위한 분산)을 지니고 있습니다.이러한 특성들은 종종 기후 변화 속에서 토종 종들과의 경쟁에서 성공하도록 도와줄 것입니다.그러나, 침입종들이 배타적인 것은 아니며, 모든 침입종들이 이러한 특성을 지니고 있는 것도 아닙니다.오히려 기후 변화로부터 이익을 얻을 수 있는 종들이 있고 다른 종들은 기후 변화에 의해 더 부정적인 영향을 받을 것입니다.예를 들어, 이러한 새로운 환경에 도달할 수 있는 침습적인 종의 능력에도 불구하고, 그들의 존재는 생태계의 먹이 사슬에 방해가 되어 다른 사람들과 그들 자신에게 대규모 죽음을 초래할 수 있습니다.[29]침입종들은 침입 경로를 따라 선택 과정의 결과로 변화하는 환경에서 그들에게 유리한 적합한 특성을 가지고 있을 가능성이 토착종들보다 더 높습니다.[20]

상호주의적인 관계에 의존하는 일부 토착종들은 기후 변화가 상호주의적인 관계에 있는 다른 종들에게 미치는 영향의 결과로 그들의 체력과 경쟁력의 감소를 보게 될 것입니다.원주민이 아닌 종들은 상호주의적인 관계에 더 드물게 의존하기 때문에 그들은 이 메커니즘에 덜 영향을 받을 것입니다.[20]

기후변화는 또한 환경조건의 변화를 통해 토착종의 적응력에 도전하는데, 이는 토착종이 생존하기 어렵고 침입종이 빈 틈새를 차지하기 쉽도록 만듭니다.환경의 변화는 종종 일반주의자인 침입자들과 경쟁할 수 있는 토착종의 능력도 손상시킬 수 있습니다.[25]침입종들은 생태계에 피해를 주기 위해 기후 변화를 필요로 하지 않지만, 기후 변화는 그들이 야기하는 피해를 악화시킬 수 있습니다.[25]

생태계의 탈동조화

먹이줄과 사슬은 공동체를 통한 에너지 전달과 포식을 조사하는 두 가지 다양한 방법입니다.먹이 그물이 더 현실적이고 환경에서 식별하기 쉬운 경향이 있는 반면, 먹이 사슬은 영양 수준 사이의 에너지 이동의 중요성을 강조합니다.[30]대기 온도는 식물 종의 발아뿐만 아니라 동물 종의 수렵과 생식 습관에도 큰 영향을 미칩니다.개체수 간의 관계에 접근하는 어떤 방식으로든, 종들은 같은 방식으로 또는 같은 속도로 기후 변화에 적응할 수 없고 적응하지 못할 가능성이 높다는 것을 깨닫는 것이 중요합니다.이 현상은 '디커플링'으로 알려져 있으며 영향을 받는 환경의 성공적인 기능에 해로운 영향을 미칩니다.북극에서 순록은 기온 상승의 결과로 초목이 일찍 자라나기 시작하면서 먹이를 놓치기 시작했습니다.[31]

환경 내에서의 탈동조화의 구체적인 예로는 대기 온난화와 토양 온난화 사이의 시차, 온도(광기간)와 이형영양생물 사이의 관계 등이 있습니다.[31]전자의 예는 토양이 온도를 유지할 수 있는 능력에서 비롯됩니다.물이 공기보다 더 높은 비열을 가지고 있어서 여름이 끝날 때 해양 온도가 가장 따뜻해지는 것과 비슷하게,[32] 토양 온도는 공기보다 뒤떨어집니다.이로 인해 지상 및 지하 서브시스템이 분리됩니다.[31]

이것은 침입종의 성장 속도와 분포를 증가시키기 때문에 침입에 영향을 미칩니다.침입종들은 일반적으로 기후 변화가 있을 때 생존율을 증가시키는 다양한 환경 조건에 대해 더 잘 견딜 수 있습니다.이것은 나중에 종들이 그 생태계에서 더 이상 살 수 없기 때문에 죽는 것으로 해석됩니다.새로 들어온 생물들이 그 생태계를 장악할 수 있습니다.[33]

기타효과

많은 지역에서 현재의 기후는 급격하게 변할 것이고, 이것은 현재의 토착종과 외래종 모두에게 영향을 미칠 수 있습니다.현재의 기후에 적응한 현재의 침습적인 냉수종들은 새로운 기후 조건에서 지속될 수 없을 수도 있습니다.이것은 기후 변화와 침입종 사이의 상호작용이 침입자에게 유리할 필요가 없다는 것을 보여줍니다.[27]

기후변화로 특정 서식지가 급격하게 변하면 토종이 토착 서식지의 침입자가 될 수 있을까요.이러한 서식지의 변화는 토착종들이 그들의 생애 주기를 완성하거나 범위 이동을 강요하는 것을 방해할 수 있습니다.변화된 서식지의 또 다른 결과는 토착종이 이주할 수 없을 때 지역적으로 멸종한다는 것입니다.[25]

이주

높은 온도는 또한 식물과 동물들의 성장기가 길다는 것을 의미하며, 이는 그들이 범위를 북으로 이동할 수 있게 해줍니다.극지방으로의 이동은 또한 많은 종들의 이동 패턴을 변화시킵니다.성장기가 길다는 것은 종의 변화를 위해 도착하는 시간을 의미하는데, 이것은 도착하는 시간에 이용할 수 있는 식량 공급의 양을 변화시켜 종의 번식 성공과 생존을 바꿉니다.또한 지구 온난화가 서식지, 식량 공급원, 그리고 생태계의 포식자들의 변화와 같은 종들에 미치는 이차적인 영향도 있습니다.이것은 나중에 지역적인 멸종이나 그 종에 적합한 새로운 지역으로의 이주로 이어질 수 있습니다.[33]

예

해충

유럽에 침입한 농작물 해충인 디아브로티카 처녀자리.

병충해는 항상 성가신 것으로 여겨져 왔는데, 대부분 농업에 해를 끼치는 영향, 가축의 기생, 그리고 인간의 건강에 미치는 영향 때문입니다.[34]기후 변화와 침입에 크게 영향을 받은 그들은 최근 생물 다양성과 생태계 기능 모두에 중대한 위협으로 간주되고 있습니다.임업 산업 또한 영향을 받을 위험에 처해 있습니다.[35]병해충의 확산에 대한 기존의 우려에 기여하는 요인들이 너무 많습니다: 모든 것들은 대기 온도 상승에서 비롯됩니다.병해충의 발생과 확산은 페놀러지 변화, 월동, 대기 중 이산화탄소 농도 증가, 이동, 개체수 증가율 증가 등에 의해 직·간접적으로 영향을 받게 됩니다.[36]서양 옥수수 뿌리벌레인 디아브로티카 처녀충은 북아메리카에서 유럽으로 이주했습니다.두 대륙 모두에서 서부 옥수수 뿌리벌레는 옥수수 생산에 상당한 영향을 미쳤고 따라서 경제적인 비용이 들었습니다.기상학적 변화와 대기 온도의 온난화로 인해 이 해충의 위쪽 경계가 북쪽으로 더 확장되었습니다.비슷한 의미에서, 한 종의 퍼짐의 상한과 하한이 항상 서로 깔끔하게 짝을 이루는 것은 아닙니다.페드로 아라곤(Pedro Aragon)과 호르헤 M. 로보(Jorge M. Robo)가 수행한 마할로노비스(Mahalanobis) 거리와 다차원 포락선 분석은 이 해충들의 범위가 북쪽으로 확장되더라도 현재 침입한 유럽 공동체들은 이 해충들이 선호하는 범위 내에 남아 있을 것으로 예측하고 있습니다.[37]

일반적으로 기후변화의 영향으로 농작물 병해충의 전 세계적인 분포가 증가할 것으로 예상됩니다.이것은 모든 종류의 농작물이 농업과 다른 상업적인 농작물 사용에 위협을 줄 것으로 예상됩니다.[38]

기후가 따뜻해지면 농작물 해충은 위도와 고도의 극지방으로 퍼져나갈 것으로 예측됩니다.현재 평균 온도가 약 7.5°C(45.5°F)이고 현재 강수량이 1100mm/년 미만인 건조하거나 추운 지역은 다른 지역보다 더 큰 영향을 받을 수 있습니다.이 지역의 현재 기후는 종종 현재 그곳에 살고 있는 농작물 해충에게 불리하기 때문에, 기온 상승은 해충에게 이점을 가져다 줄 것입니다.기온이 상승하면 농작물 병해충의 수명 주기가 빨라지고 겨울에는 영하의 날씨가 되면 새로운 농작물 병해충 종들이 이 지역에 서식할 수 있습니다.[39]강수는 기온보다 농작물 병해충에 미치는 영향이 적지만 그래도 농작물 병해충에 영향을 줄 수 있습니다.가뭄과 건조한 식물은 숙주 식물을 곤충들에게 더 매력적으로 만들어 가뭄 동안 농작물 해충을 증가시킵니다.[40]예를 들어, 혼란스러운 밀가루 딱정벌레는 남아메리카 호주 지역에서 기온이 상승하면서 증가할 것으로 예측됩니다.온도가 높아지면 혼란스러운 밀가루 딱정벌레의 사망률과 발달 시간이 줄어듭니다.혼란스러운 밀가루 딱정벌레 개체수는 위도가 높은 지역에서 가장 많이 증가할 것으로 예상됩니다.

기후가 따뜻하거나 고도가 낮은 지역은 농작물 병해충이 발생하고 감소할 것으로 예상됩니다.농작물 병해충의 가장 큰 감소는 평균 기온이 27°C(81°F)이거나 강수량이 1100mm/년 이상인 지역에서 발생할 것으로 예상됩니다.농작물 병해충 감소에도 불구하고 기후 변화가 이 지역의 현존하는 농작물 병해충 종들을 완전히 제거하는 결과를 초래할 것 같지는 않습니다.[38]강수량이 많아지면 잠재적인 농작물 해충인 알과 유충이 씻겨 내려갈 수 있습니다.

병원체 영향

계피 곰팡이의 영향을 받은 나무.

아직 연구 범위가 제한적이지만, 기후 변화와 침입종들이 병원균의[6] 존재에 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 지구 온난화가 구체적으로 식물 병원균의 풍부함을 증가시킬 것이라는 증거가 있습니다.특정한 날씨 변화가 종에 따라 다르게 영향을 미치지만, 증가된 공기 수분은 병원균의 빠른 발병에 중요한 역할을 합니다.기후 변화에 대응하는 식물 병원체의 발생과 관련하여 완료된 적은 양의 연구에서 대부분의 완료된 작업은 지상 병원체에 초점을 맞추고 있습니다.이것은 토양에 의해 전염되는 병원균이 기후 변화의 영향을 경험하는 것으로부터 면제된다는 것을 의미하지 않습니다.참나무 퇴화를 일으키는 병원체인 피토토토라 시나모미는 기후변화에 따라 활동량이 증가한 토양 매개 병원체입니다.[31][42]

담수 및 해양환경

해양 생태계 사이의 장벽은 일반적으로 지리적(예를 들어 산맥)과는 달리 본질적으로 생리적입니다.이러한 생리학적 장벽은 pH, 수온, 물 탁도 또는 그 이상의 변화로 볼 수 있습니다.기후 변화와 지구 온난화가 이러한 장벽에 영향을 미치기 시작했습니다. 가장 중요한 것은 수온입니다.바닷물이 따뜻해지면서 게들이 남극대륙을 침략할 수 있게 됐고, 다른 이식동물 포식자들도 멀지 않았습니다.이 침입자들이 이동함에 따라, 벤틱 지역에 고유한 종들은 적응하고 자원을 얻기 시작해야 하며, 기존의 생태계를 파괴할 것입니다.[43]

담수 시스템은 기후 변화에 상당한 영향을 받습니다.담수 내의 멸종률은 일부 육상 생물보다 공평하거나 심지어 더 높은 경향이 있습니다.생물학적 변화에 대응하여 종들은 범위 이동을 경험할 수 있지만, 결과는 종에 따라 다르고 모든 생물체에서 신뢰할 수 있는 것은 아닙니다.수온이 올라가면 따뜻한 물을 억제해 긍정적인 영향을 받는 반면 냉수 생물은 부정적인 영향을 받습니다.[44]따뜻한 기온은 북극의 얼음이 녹아 해수면이 상승하기도 합니다.바닷물의 상승 때문에, 광합성을 하는 대부분의 종들은 생명을 유지하기 위한 적절한 양의 빛을 얻지 못합니다.[33]

담수 생태계는 지상 환경에 비해 다른 지역 간의 지리적 및 알로스테릭 장벽이 매우 적습니다.종의 생존을 막는 겨울의 저산소증이 제거될 것이기 때문에, 증가된 온도와 더 짧은 추위의 지속 시간은 생태계에서 침입종의 가능성을 증가시킬 것입니다.[27]이것은 캐나다의 호수와 개울에 서식하는 침입종인 개울 송어의 경우입니다.

이 침입적인 개울 송어는 캐나다 하천에서 토종 황소 송어와 다른 토착종들을 제거할 수 있는 능력을 가지고 있습니다.개울 송어가 하천에 서식하는 데는 물의 온도가 큰 역할을 하지만, 하천의 흐름과 지질 등 다른 요소들도 하천 송어가 얼마나 잘 정착되어 있는지에 중요한 요소입니다.[45]황소송어는 가장 따뜻한 달에 4~7°C(39~45°F)를 넘지 않는 하천에서만 개체수가 증가하거나 경쟁 우위를 점합니다.시냇물 송어는 따뜻한 물에서 15~16°C(59~61°F)와 같은 황소 송어보다 경쟁적이고 생리적인 이점이 있습니다.또한 겨울 기간은 개울 송어의 하천 서식 능력에 중요한 요소입니다.특히 길고 혹독한 겨울 기간에 노출된다면, 브룩 송어의 생존율은 감소할지도 모릅니다.[46]시냇물 송어의 분포 범위가 기온에 따라 달라진다는 관측 때문에 시냇물 송어가 기후변화로 인해 기온이 상승해 더 차가운 물에서 황소송어를 더 없앨 것이라는 우려가 커지고 있습니다.[47]기후 변화는 호수의 온도뿐만 아니라 하천의 흐름에도 영향을 미치며 따라서 하천의 다른 요소들도 영향을 미칩니다.[48]이 알려지지 않은 요인은 개울 송어와 황소 송어가 기후 변화에 어떻게 반응할지 예측하기 어렵게 만듭니다.

관리 및 예방

침입종의 기계적/수동적 제어

관리 전략은 일반적으로 대부분의 토착종과 비교하여 침입종에 대한 접근 방식이 다릅니다.기후변화와 토착종에 있어서 가장 근본적인 전략은 보존입니다.그러나 침입종에 대한 전략은 주로 방제 관리에 관한 것입니다.[20]관리 및 예방 전략에는 다음과 같은 다양한 유형이 있습니다.

어프로치

  1. 예방:이것은 일반적으로 환경적으로 더 바람직한 접근법이지만, 침습적인 종과 비침습적인 종을 분리하는 문제 때문에 실행하기가 어렵습니다.[49]일반적으로 국경 통제와 격리 조치는 첫 번째 예방 메커니즘입니다.[49]예방책으로는 선박이 침입종의 유입을 제한하기 위해 접근할 수 있는 주요 도구인 바다 한가운데서 평형수를 교환하는 것이 포함됩니다.[50]예방의 또 다른 방법은 외래종의 확산을 촉진하는 개별 행동에 대한 이해를 높이고 외래종의 도입과 확산을 줄이기 위한 전략에 대한 인식을 촉진하는 공교육입니다.[50]침입 위험 평가는 조기에 파악할 수 있기 때문에 예방 관리에도 도움이 됩니다.[51]침입 위험은 일반적인 특성의 비교를 통해 잠재적으로 침입 가능한 종을 식별함으로써 이루어집니다.[51]
  2. 모니터링 및 조기 발견: 새로운 종이 존재하는지 확인하기 위해 특정 지역에서 샘플을 채취할 수 있습니다.그런 다음 이 표본들은 그 종들이 침입하는지를 알아보기 위해 데이터베이스를 통해 실행됩니다.이것은 환경 DNA (eDNA)와 같은 유전적 도구를 사용하여 이루어질 수 있습니다.생태계에서 채취된 이러한 eDNA 샘플은 종 DNA의 생물정보학을 포함하는 데이터베이스를 통해 실행됩니다.데이터베이스가 샘플의 DNA 염기서열과 일치하면 연구된 영역에 존재하거나 존재했던 종에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.[52]만일 그 종들이 침습성으로 확인된다면, 관리자들은 신속한 대응 제균 방법의 형태로 예방 조치를 취할 수 있습니다.[53]eDNA 방법은 주로 해양 환경에서 사용되지만, 육상 환경에서도 사용하는 방법에 대한 연구가 진행되고 있습니다.[54][55]
  3. 신속한 대응:새로운 지역과 서식지에 침입종의 분포와 비가역적 도입을 막기 위해 여러 가지 제균 방법이 사용됩니다.신속한 대응에는 여러 가지 유형이 있습니다.
    • 기계/수동 제어:이것은 종종 손을 당기기, 벌초하기, 절단하기, 멀칭하기, 침수하기, 땅 파기, 불태우기와 같은 인간의 노동을 통해 이루어집니다.태우기는 종종 봄 중반에 일어나는데, 이것은 그 지역의 생태계에 더 이상의 피해를 입히고 화재를 관리하는 관리자들에게 피해를 주는 것을 막기 위해서입니다.수동 제어 방법은 토착종이 아닌 종의 개체수를 죽이거나 줄일 수 있습니다.[53]기계적 제어장치는 때로는 효과적이며 일반적으로 대중의 비판을 불러일으키지 않습니다.대신에, 그들은 종종 침입종을 통제하는 것에 대한 인식과 대중의 관심과 지지를 가져다 줄 수 있습니다.[56]
    • 화학 제어:살충제(예: DDT) 및 제초제와 같은 화학물질은 침입종을 근절하는 데 사용될 수 있습니다.표적 종을 제거하는 것이 효과적일 수도 있지만, 표적이 아닌 종과 인간 모두에게 건강상의 위험을 초래하는 경우가 많습니다.따라서 예를 들어 희귀종이 이 지역에 존재할 경우 일반적으로 문제가 되는 방법입니다.[53][56]
    • 생물학적 제어:이것은 생물체가 침입종을 통제하는데 사용되는 방법입니다.한 가지 일반적인 전략은 한 지역에 천적 종의 침입종을 도입하는 것인데, 이는 침입종의 개체수를 수축된 범위로 몰아갈 적을 구축하는 것을 목표로 합니다.생물학적 방법의 한 가지 주요한 합병증은 어떤 의미에서 그 자체가 침략이기도 한 적 종의 도입이 때때로 표적이 아닌 종들에게도 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 것입니다.예를 들어, 보전 지역에 있는 종들이 생물 방제 종들에 의해 영향을 받거나 심지어 멸종될 때, 이 방법에 대한 비판이 있어 왔습니다.[56]
  4. 생태계 복원:침입종 퇴치 후 생태계 복원은 향후 도입에 대한 탄력성을 구축할 수 있습니다.[52]어느 정도 생태학적 틈새 모델은 일부 종의 범위가 축소될 것을 예측합니다.모델이 어느 정도 정확하다면, 관리자가 토착종의 구성을 변경하여 미래의 침입에 대한 탄력성을 구축할 수 있는 기회가 생깁니다.[57]
  5. 예측: 기후 모델은 침입종의 미래 범위 이동을 예측하는 데 어느 정도 사용될 수 있습니다.그러나 미래의 기후 자체를 결정할 수 없기 때문에 이러한 모델은 종종 매우 제한적입니다.그러나 이 모델은 관리자가 관리 전략을 계획하기 위한 일반적인 범위 이동의 지표로 여전히 사용할 수 있습니다.[citation needed]
  6. 유전자 조절:새로운 기술은 침습적인 종 관리를 위한 잠재적인 해결책을 제시했습니다. 바로 유전자 통제입니다.해충의 짝짓기 행동을 표적으로 해를 감소시키는 유전자 조작 DNA를 야생 집단에 도입하는 유전자 해충 관리의 한 형태가 개발되었습니다.[58]아직 침습종에 대해서는 널리 시행되지 않았지만 침습종 방제를 위해 유전병해충 관리를 활용하는 것에 대한 관심이 확대되고 있습니다.삼배체는 또한 병충해를 생물학적으로 방제하기 위해 무균 수컷의 생산을 통해 침입종을 관리하기 위해 존재합니다.[59]3배체와 유사하게, 유전적 통제의 또 다른 형태는 트로이 Y로 성 표시자 식별 역할을 하며 개체수를 멸종으로 몰아가기 위해 개체수의 성비, 일반적으로 물고기의 성비를 수컷 쪽으로 편향시키는 것을 목표로 합니다.[60]트로이 Y는 특히 두 개의 Y 염색체를 포함하는 성전환된 암컷을 사용하는데, 이는 트로이 Y로 알려져 있습니다.로 알려져 있습니다.[60]트로이 목마 기술과 반대되는 트로이 목마 기술은 남성보다는 여성의 생식력을 감소시키는 미토콘드리아 DNA 돌연변이를 가진 트로이 목마 암컷을 방출하는 것을 목표로 합니다.[61]유전자 구동 또한 해충 개체 수를 억제하는 또 다른 기술입니다.

예측

외래 침입종의 지리적 범위는 기후 변화로 인해 변화할 것으로 위협받고 있습니다.기후변화가 침입종의 분포에 미치는 미래의 영향을 예측하기 위해 모델링 연구가 진행되고 있습니다.생태 틈새 모델 또는 기후 외피 모델로도 알려진 이러한 생물 기후 모델은 [62]종 범위의 변화를 예측하기 위한 목적으로 개발되었으며 효과적인 관리 전략 및 조치 개발을 위한 필수 도구입니다(예:침입종 근절 및 도입[63] 방지) 침입종이 생태계 및 생물 다양성에 미치는 미래 영향을 줄이기 위해.[31]이 모델은 일반적으로 미래의 범위 이동을 예측하기 위해 기후 변화 예측과 함께 종의 현재 분포를 시뮬레이션합니다.[62]

많은 종의 범위가 넓어질 것으로 예측되고 있습니다.하지만, 연구들은 또한 많은 종들의 미래 범위, 특히 큰 공간적 규모의 척추동물들과 식물들의 미래 범위의 수축을 예측합니다.[64]범위 수축의 한 가지 이유는 기후 변화로 인한 종의 범위가 일반적으로 극을 향해 이동하기 때문이며 따라서 어느 시점에는 더 큰 확산을 위한 장벽으로 작용하는 바다에 도달할 것이기 때문일 수 있습니다.그러나 이는 모델에서 운송 및 도입과 같은 침입 경로의 일부 단계가 고려되지 않는 경우입니다.연구는 주로 운송 및 도입 단계를 제외한 침습 경로의 실제 확산 및 구축 단계 측면에서 예측된 범위 이동을 조사합니다.[64][65]모델들은 또한 침입종들이 지역 기후 변화에 미치는 영향을 조사했습니다. 예를 들어, 숲의 덮개가 사라진 결과 습지의 증가를 가속화하는 것입니다.[66]

이러한 모형은 예측에는 유용하지만 매우 제한적입니다.침입종의 범위 이동은 매우 복잡하고, 침입 경로에 영향을 미치는 여러 변수로 인해 예측하기가 어렵습니다.이로 인해 미래 예측 시뮬레이션에 문제가 발생합니다.이들 모델에서 가장 기본적인 파라미터인 기후변화는 온실가스 배출량의 미래 수준이 불확실하기 때문에 결정할 수 없습니다.또한 기온 변화, 강수량 변화 등 온실가스 배출과 직접적인 관련이 있는 기후 변수도 확실하게 예측하기 어려운 상황입니다.따라서 온도와 강수량과 같은 기후 변화에 대해 종의 범위 이동이 어떻게 반응할 것인지는 대부분 알려지지 않았으며 이해하고 예측하기에 매우 복잡합니다.범위 이동을 제한할 수 있는 다른 요인들도 있지만, 모델들은 종종 고려하지 않습니다. 예를 들어, 침입종에게 적합한 서식지의 존재와 이용 가능한 자원이 있는 경우입니다.[64]

따라서 이러한 모델의 정확도는 알 수 없지만, 어느 정도는 대규모 침입에 대한 미래의 핫스팟을 강조하고 식별하는 지표로 사용될 수 있습니다.예를 들어, 이러한 핫스팟은 침입자에게 적합성이 높은 지역을 강조하는 위험 지도로 요약될 수 있습니다.이는 경영 개발에 유익한 도구가 될 것이며, 예방 전략을 수립하고 확산을 통제하는 데 도움이 될 것입니다.[63]

조사.

기후변화로 인해 그 범위가 확대되고 있는 외래종의 유입을 방지하기 위한 사전적인 관리방안을 마련하기 위한 많은 연구가 진행되고 있습니다.그러한 연구의 중심지 중 하나는 메사추세츠 애머스트 대학의 북동 기후 적응 과학 센터입니다."이 센터에 소속된 과학자들은 기후 변화가 생태계, 야생동물, 물 및 기타 자원에 미치는 영향에 대한 지역별 맞춤형 연구 결과를 제공합니다."[67]

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