Invasive Arten (Invasive species)

Eine invasive Art ist definiert als eine eingeführte Art, die sich nachteilig auf ihre neue Umgebung auswirkt. Diese Arten wirken sich negativ auf Lebensräume und Bioregionen aus und führen zu ökologischen, ökologischen oder wirtschaftlichen Schäden. Weltweit haben sich invasive Arten seit dem 20. Jahrhundert als bedeutende wirtschaftliche, soziale und ökologische Bedrohung herausgestellt.

Eine invasive Art ist eine eingeführte Art, die ihre neue Umgebung schädigt. Invasive Arten beeinträchtigen Lebensräume und Bioregionen und verursachen ökologische, ökologische und/oder wirtschaftliche Schäden. Seit dem 20. Jahrhundert sind invasive Arten weltweit zu ernsthaften wirtschaftlichen, sozialen und ökologischen Bedrohungen geworden.

Während die Invasion etablierter Ökosysteme durch Organismen ein natürliches Phänomen darstellt, haben durch den Menschen verursachte Einschleppungen die Geschwindigkeit, das Ausmaß und die geografische Ausdehnung solcher Invasionen erheblich erhöht. Seit Tausenden von Jahren agieren Menschen als unbeabsichtigte und absichtliche Ausbreitungsorgane, eine Rolle, die mit frühen menschlichen Wanderungen begann, sich im Zeitalter der Entdeckungen verstärkte und sich mit der Ausweitung des internationalen Handels weiter beschleunigte.

Weltweit gelten mehrere Pflanzenarten als besonders invasiv, darunter die Kudzu-Rebe (Pueraria), die Wasserhyazinthe (Pontederia crassipes), Ambrosia (Ambrosia artemisiifolia) und Gelbe Sterndistel (Centaurea solstitialis). Zu den wichtigsten invasiven Tierarten gehören Europäische Kaninchen (Oryctolagus cuniculus), Hauskatzen (Felis catus) und Rote Sumpfkrebse (Procambarus clarkii).

Terminologie

Invasive Arten stellen eine spezifische Untergruppe etablierter nicht heimischer Arten dar, die einheimische Arten und die gesamte Artenvielfalt gefährden. Die Bezeichnung „invasiv“ ist häufig unklar und höchst subjektiv. Zu diesen Arten können Pflanzen, Tiere, Pilze und Mikroben gehören; Einige Definitionen umfassen auch einheimische Arten, die vom Menschen veränderte Umgebungen wie Bauernhöfe und Kulturlandschaften besiedelt haben. Bestimmte Perspektiven erweitern den Begriff auf einheimische oder „einheimische“ Arten, die sich in natürliche Gebiete ausgebreitet haben. Während einige Quellen Homo sapiens als invasive Art klassifizieren, stellt ein umfassendes Verständnis der Lernfähigkeit, des Verhaltenspotenzials und der Plastizität des Menschen oft eine solche starre Kategorisierung in Frage.

Die Definition von „einheimisch“ selbst kann umstritten sein. Beispielsweise stammten die Vorfahren der modernen Pferde (Equus ferus) aus Nordamerika und verbreiteten sich anschließend nach Eurasien, bevor sie auf dem nordamerikanischen Kontinent ausstarben. Ihre Wiedereinführung in Nordamerika durch spanische Konquistadoren löste 1943 eine Debatte darüber aus, ob diese Wildpferde im Land ihrer evolutionären Herkunft als heimisch oder exotisch gelten sollten.

Obwohl invasive Arten in zahlreichen biologischen Teilgebieten untersucht werden, konzentrierte sich der Großteil der Forschung zu invasiven Organismen auf Ökologie und Biogeographie. Ein wesentlicher Teil dieser Arbeit wurde durch Charles Eltons bahnbrechende Veröffentlichung „The Ecology of Invasion by Animals and Plants“ aus dem Jahr 1958 geprägt, die einen umfassenden Überblick über biologische Invasionen bot. Die Forschung auf diesem Gebiet blieb bis in die 1990er Jahre begrenzt. Diese überwiegend Feldbeobachtungsstudien konzentrierten sich überproportional auf Landpflanzen. Die rasche Ausweitung dieses Bereichs hat eine Standardisierung der Terminologie zur Beschreibung invasiver Arten und damit verbundener Ereignisse erforderlich gemacht. Eine einheitliche Standardterminologie fehlt jedoch weitgehend. Für das Fachgebiet gibt es keine offizielle Bezeichnung, es ist jedoch allgemein als „Invasionsökologie“ oder allgemeiner als „Invasionsbiologie“ bekannt. Dieses Fehlen einer standardisierten Terminologie ist auf den interdisziplinären Charakter des Fachgebiets zurückzuführen, das neben der historischen Isolation einzelner Studien auch Konzepte aus Disziplinen wie Landwirtschaft, Zoologie und Pathologie integriert.

Um die mehrdeutige, subjektive und oft abwertende Sprache zu umgehen, die häufig mit Diskussionen über invasive Arten verbunden ist, selbst in der wissenschaftlichen Literatur, führten Colautti und MacIsaac ein alternatives Nomenklatursystem ein. Dieses vorgeschlagene System basiert eher auf Biogeographie als auf taxonomischen Klassifikationen und gibt ökologischen Überlegungen Vorrang vor Taxonomie, menschlicher Gesundheit und wirtschaftlichen Auswirkungen. Das Modell bewertete einzelne Populationen statt ganzer Arten und klassifizierte jede Population nach ihrem Erfolg in einer bestimmten Umgebung. Dieser Rahmen galt gleichermaßen für einheimische und eingeführte Arten und verzichtete darauf, erfolgreiche Einführungen automatisch als schädlich zu kennzeichnen.

Das National Invasive Species Information Center des USDA bietet eine hochspezifische Definition für invasive Arten. Wie in der Executive Order 13112 festgelegt, „‚Invasive Art‘ bezieht sich auf eine gebietsfremde Art, deren Einführung wirtschaftliche oder ökologische Schäden oder Schäden für die menschliche Gesundheit verursacht oder wahrscheinlich verursachen wird.“

Ursachen

Damit eine eingeführte Art in einer neuen Umgebung invasiv wird, muss sie sich in der Regel zunächst bei geringer Populationsdichte etablieren und überleben. Bei diesen geringen Dichten stehen eingeführte Arten häufig vor Herausforderungen bei der Fortpflanzung und der Aufrechterhaltung einer lebensfähigen Population, sodass für eine erfolgreiche Etablierung häufig mehrere Einführungen erforderlich sind. Wiederkehrende menschliche Aktivitäten, wie der Seeverkehr zwischen Häfen oder der Fahrzeugverkehr auf großen Autobahnen, können wiederholte Gelegenheiten für die Ankunft und Etablierung von Arten schaffen, ein Phänomen, das als hoher Ausbreitungsdruck bezeichnet wird.

Ökosystembasierte Mechanismen

Innerhalb von Ökosystemen bestimmt die Verfügbarkeit von Ressourcen die Auswirkungen, die zusätzliche Arten haben werden. Stabile Ökosysteme halten ein Ressourcengleichgewicht aufrecht, das durch die Einführung invasiver Arten grundlegend verändert werden kann. Nach Störungen wie einem Waldbrand begünstigt die typische ökologische Sukzession einheimische Gräser und Kräuter. Allerdings kann eine eingeführte Art, die sich schnell vermehren kann, einheimische Arten um Ressourcen verdrängen und sie effektiv verdrängen. Stickstoff und Phosphor dienen in diesen Wettbewerbsszenarien häufig als limitierende Faktoren. Jede Art besetzt eine spezifische ökologische Nische innerhalb ihres natürlichen Ökosystems; Einige erfüllen umfassende und vielfältige Rollen, während andere hochspezialisiert sind. Eindringende Arten können entweder bisher ungenutzte Nischen besetzen oder völlig neue Nischen errichten. Randeffekte veranschaulichen beispielsweise die Folgen der Störung eines Teils eines Ökosystems, beispielsweise der Rodung von Land für die Landwirtschaft. Die resultierende Grenze zwischen dem ungestörten Lebensraum und dem neu gerodeten Gebiet stellt einen eindeutigen neuen Lebensraum dar, der eine neue Konkurrenzdynamik fördert und möglicherweise Arten unterstützt, die sonst außerhalb der Grenze nicht gedeihen würden.

Im Jahr 1958 postulierte Charles S. Elton, dass Ökosysteme mit größerer Artenvielfalt weniger anfällig für invasive Arten seien, und führte dies auf eine geringere Anzahl unbesetzter Nischen zurück. Anschließend hoben andere Ökologen sehr vielfältige, aber stark eingedrungene Ökosysteme hervor und behaupteten, dass eine hohe Artenvielfalt tatsächlich die Anfälligkeit für Invasionen erhöhen könnte. Diese akademische Debatte drehte sich hauptsächlich um den räumlichen Maßstab von Invasionsstudien. Untersuchungen im kleinen Maßstab deuteten im Allgemeinen auf einen negativen Zusammenhang zwischen Diversität und Invasion hin, während groß angelegte Studien häufig den gegenteiligen Trend zeigten. Diese Diskrepanz könnte eine Folge der Fähigkeit invasiver Arten sein, die erhöhte Ressourcenverfügbarkeit zu nutzen, und schwächeren Arteninteraktionen, die in größeren Untersuchungsgebieten häufiger vorkommen. Dennoch scheint sich dieses beobachtete Muster nicht auf invasive Wirbeltiere auszudehnen.

Inselökosysteme gelten oft als anfälliger für Invasionen, da ihre heimischen Arten in der Regel auf weniger robuste Konkurrenten und Raubtiere treffen und ihre Isolation von kolonisierenden Populationen zu einem größeren Vorkommen „offener“ Nischen führen kann. Beispielsweise wurden die einheimischen Vogelpopulationen auf Guam durch die invasive Braune Baumnatter (Boiga irreguläris) stark dezimiert. Umgekehrt können auch die inhärente geografische Entfernung und die umgebenden ozeanischen Barrieren, die für Inselökosysteme charakteristisch sind, die Besiedlung durch invasive Arten behindern oder verzögern. Diese Isolation trägt zum hohen Anteil endemischer Arten bei, die in den Inselökologien von Ländern wie Australien und den Galapagosinseln zu finden sind, wo die Einwanderung anderer Arten von Natur aus eingeschränkt ist.

In Neuseeland waren Hunde und Ratten die frühesten dokumentierten invasiven Arten, die um 1300 von polynesischen Siedlern eingeführt wurden. Diese und spätere Einführungen führten zu tiefgreifenden Zerstörungen endemischer neuseeländischer Arten. In ähnlicher Weise verursachte die Kolonisierung Madagaskars vergleichbare ökologische Schäden an seinen Ökosystemen. Abholzungsaktivitäten haben Lebensräume direkt geschädigt und gleichzeitig die Invasion nicht heimischer Arten wie Feigenkaktus (Opuntia) und Silberbarsch (Acacia dealbata) erleichtert. Die Wasserhyazinthe (Pontederia crassipes) bildet dichte Matten auf Wasseroberflächen, wodurch das Eindringen von Licht eingeschränkt wird, Wasserorganismen geschädigt werden und erhebliche Verwaltungskosten entstehen. Das Strauch-Lantana (Lantana camara) gilt derzeit in über 60 Ländern als invasiv und hat sich in mehreren Ländern über weite geografische Gebiete ausgebreitet, was aggressive bundesstaatliche Kontrollinitiativen erforderlich macht.

Intensiv bewirtschaftete umzäunte Gebiete weisen, ähnlich wie Inselökosysteme, eine erhöhte Anfälligkeit für invasive Arten auf. Diese Sicherheitslücke ist auf mehrere Faktoren zurückzuführen. Erstens sind Zäune oft unwirksame Barrieren gegen bestimmte Arten, da sich Pflanzen über Wind, Wasser oder Vogelvektoren ausbreiten können, die Samen nach innen oder außen transportieren, und auch kleine Tiere oder Insekten in diese Gehege eindringen können. Zweitens fördern die intensiven Bewirtschaftungspraktiken selbst unbeabsichtigt Bedingungen, die die Verbreitung invasiver Arten begünstigen. Die Errichtung eingezäunter Gebiete erfordert in der Regel das Abholzen der Vegetation, das Mähen und die Störung des Bodens, wodurch die Konkurrenz durch die einheimische Flora verringert und der Boden freigelegt wird, wodurch die Besiedlung durch invasive Arten erleichtert wird. Darüber hinaus beseitigen diese umzäunten Bereiche, die häufig dazu dienen, Pflanzenfresser fernzuhalten, unbeabsichtigt natürliche Raubbedrohungen für invasive Pflanzen und ermöglichen ihnen, ungehindert zu gedeihen. Schließlich verfügen invasive Arten im Allgemeinen über inhärente Eigenschaften, die ihr Überleben und ihre Etablierung in nicht heimischen Umgebungen verbessern, wie beispielsweise extreme Widerstandsfähigkeit. Diese intrinsischen Eigenschaften, kombiniert mit der intensiven Bewirtschaftung eingezäunter Gebiete, schaffen insgesamt einen optimalen Lebensraum für die erfolgreiche Verbreitung dieser Arten.

Invasive Pflanzen üben hauptsächlich geomorphologische Effekte durch Biokonstruktion und Bioschutz aus. Ein bemerkenswertes Beispiel ist Kudzu (Pueraria montana), eine asiatische Rebe, die im frühen 20. Jahrhundert im Südosten der Vereinigten Staaten ausgiebig zum Schutz vor Bodenerosion eingeführt wurde. Umgekehrt beeinflussen invasive Tiere die Geomorphologie überwiegend durch Bioturbation, Bioerosion und Biokonstruktion. Beispielsweise wurden Invasionen der Chinesischen Wollhandkrabbe (Eriocheir sinensis) mit erhöhten Bioturbations- und Bioerosionsraten in Verbindung gebracht.

Darüber hinaus können vom Menschen verursachte Veränderungen im Nahrungsnetz einer einheimischen Art dazu führen, dass diese schädlich und funktionell invasiv in ihr einheimisches Ökosystem eindringt. Ein relevantes Beispiel ist der Purpurseeigel (Strongylocentrotus purpuratus), der zu einer starken Schädigung der Kelpwälder entlang der Nordküste Kaliforniens geführt hat, was vor allem auf die Überfischung seines natürlichen Raubtiers, des Kalifornischen Seeotters (Enhydra lutris), zurückzuführen ist.

Artenspezifische Mechanismen

Invasive Arten weisen häufig unterschiedliche Merkmale oder synergistische Merkmalskombinationen auf, die einen Wettbewerbsvorteil gegenüber einheimischen Arten verschaffen. Zu diesen Merkmalen gehören manchmal ein beschleunigtes Wachstum und eine beschleunigte Fortpflanzung, während in anderen Fällen invasive Arten direktere Interaktionen mit einheimischen Artgenossen eingehen. Eine Untersuchung ergab, dass 86 % der invasiven Arten allein anhand solcher Merkmale identifiziert werden konnten. Umgekehrt ergab eine andere Studie, dass invasive Arten oft nur einen Teil dieser Merkmale besaßen, die auch bei nicht-invasiven Arten vorhanden waren. Dennoch gehören zu den gemeinsamen Merkmalen invasiver Arten ein schnelles Wachstum und eine schnelle Fortpflanzung (z. B. vegetative Fortpflanzung bei Pflanzen), ein starker Zusammenhang mit menschlichen Aktivitäten und eine Geschichte erfolgreicher früherer Invasionen. Beispielsweise sind Hauskatzen (Felis catus) hochwirksame Raubtiere von Wildtieren und haben in Regionen wie den Florida Keys wilde, invasive Populationen etabliert.

Eine eingeführte Art kann den Status einer invasiven Art erlangen, wenn sie einheimische Arten erfolgreich um verfügbare Ressourcen verdrängt. Sollten sich diese eingeführten Arten unter starkem Konkurrenz- oder Raubdruck entwickelt haben, könnte ihre neue Umgebung weniger starke Konkurrenten bieten und so ihre Verbreitung erleichtern. Ökosysteme, die von einheimischen Arten vollständig genutzt werden, können als Nullsummensysteme betrachtet werden, bei denen jeder Vorteil, den ein Eindringling erlangt, direkt einem Verlust für einheimische Populationen entspricht. Allerdings sind Fälle einseitiger Wettbewerbsüberlegenheit, die zum Aussterben einheimischer Arten bei zunehmender Eindringlingspopulation führt, nicht überall zu beobachten.

Alternativ könnte eine invasive Art Ressourcen nutzen, die zuvor für die einheimische Flora unzugänglich waren, wie beispielsweise tiefe Wasserreserven, die von einer ausgedehnten Pfahlwurzel erreicht werden, oder Bodentypen besiedeln, die zuvor unbewohnt waren. Ein typisches Beispiel ist das Stachel-Ziegengras (Aegilops triuncialis), das auf den Serpentinenböden Kaliforniens eingeführt wurde. Diese Böden zeichnen sich durch eine schlechte Wasserspeicherung, einen geringen Nährstoffgehalt, ein erhöhtes Magnesium/Kalzium-Verhältnis und eine potenzielle Schwermetalltoxizität aus und begünstigen typischerweise Pflanzenpopulationen mit geringer Dichte. Dennoch kann Ziegengras unter diesen schwierigen Bedingungen dichte Bestände bilden und einheimische Arten wirksam verdrängen.

Invasive Arten besitzen die Fähigkeit, ihre Umgebung durch verschiedene Mechanismen zu verändern, einschließlich der Sekretion chemischer Verbindungen, der Veränderung abiotischer Faktoren oder der Beeinflussung des Verhaltens von Pflanzenfressern, die alle erhebliche Auswirkungen auf gleichzeitig vorkommende Arten haben können. Beispielsweise synthetisieren bestimmte Arten, wie die Mutter der Tausenden (Kalanchoe daigremontana), allelopathische Chemikalien, die das Wachstum konkurrierender Pflanzen unterdrücken. Umgekehrt fördern andere, wie die Krötenpflanze (Stapelia gigantea), die Etablierung von Sämlingen anderer Arten in trockenen Lebensräumen, indem sie ein geeignetes Mikroklima schaffen und Pflanzenfresser abschrecken.

Änderungen in den Feuerregimen stellen eine zusätzliche Form der ökologischen Erleichterung dar. Cheatgrass (Bromus tectorum),, eine invasive Art aus Eurasien, zeigt eine außergewöhnliche Anpassung an Feuer. Diese Art vermehrt sich nach der Verbrennung schnell und verstärkt sowohl die Häufigkeit als auch die Schwere von Waldbränden, indem sie während der Brandsaison im Westen Nordamerikas erhebliche Mengen trockener Biomasse ansammelt. In Regionen, in denen Cheatgrass vorherrscht, hat es das einheimische Feuerregime tiefgreifend verändert, wodurch die einheimische Vegetation nicht in der Lage ist, den wiederkehrenden Bränden standzuhalten, wodurch ihre Dominanz innerhalb ihrer eingeführten Verbreitung ermöglicht wird.

Ökologische Erleichterung beschreibt ein Phänomen, bei dem eine einzelne Art, einschließlich einer invasiven, einen Lebensraum physisch auf eine Weise umwandelt, die für andere Arten von Vorteil ist. Beispielsweise erhöhen Zebramuscheln (Dreissena polymorpha) die strukturelle Komplexität von Seesubstraten und schaffen dadurch Zwischenräume, die als Zufluchtsort für Wirbellose dienen. Diese erhöhte Komplexität trägt zusammen mit dem Nährstoffeintrag, der aus den Abfallprodukten der Filterfütterung von Muscheln stammt, zu einer erhöhten Dichte und Vielfalt innerhalb der benthischen Wirbellosengemeinschaften bei.

Eingeführte Arten weisen häufig schnelle und unvorhersehbare Ausbreitungsmuster auf. Wenn Populationsengpässe und Gründereffekte zu einer erheblichen Verringerung der Populationsgröße führen und möglicherweise die genetische Vielfalt einschränken, kann es bei Individuen zu einem Übergang von epistatischer Varianz zu additiver Varianz kommen. Diese Verschiebung kann die genetische Varianz innerhalb entstehender Populationen erhöhen und dadurch eine beschleunigte Evolution ermöglichen. Nachfolgende selektive Zwänge können sich dann auf Merkmale wie die Ausbreitungsfähigkeit und die physiologische Widerstandsfähigkeit gegenüber neuartigen Umweltstressoren auswirken, einschließlich veränderter Temperaturen und unterschiedlicher Räuber-Beute-Dynamik.

Die bei eingeführten Arten beobachtete schnelle adaptive Evolution, angetrieben durch intraspezifische phänotypische Plastizität, Präadaptation und Evolutionsprozesse nach der Einführung, führt dazu, dass die Nachkommen eine verbesserte Fitness aufweisen. Entscheidend ist, dass phänotypische Plastizität es Individuen ermöglicht, Modifikationen vorzunehmen, die ihre Eignung für die vorherrschenden Umweltbedingungen optimieren. Sowohl bereits bestehende Anpassungen als auch nachfolgende evolutionäre Veränderungen nach der Einführung unterstützen gemeinsam die erfolgreiche Etablierung und Verbreitung der eingeführten Arten.

Die Feindfreisetzungshypothese geht davon aus, dass evolutionäre Prozesse typischerweise in einem ökologischen Gleichgewicht in jedem Ökosystem gipfeln. Aufgrund der regulatorischen Einflüsse von Konkurrenten, Raubtieren und Krankheitserregern kann daher keine einzelne Art einen wesentlichen Teil eines Ökosystems dominieren. Allerdings können eingeführte Arten, die in einen neuen Lebensraum verlagert werden, einen invasiven Status erreichen, der durch ein exponentielles Bevölkerungswachstum gekennzeichnet ist, wenn diese natürlichen biotischen Kontrollen im neuen ökologischen Kontext fehlen.

Vektoren der Einführung

Nicht heimische Arten werden über zahlreiche Vektoren verbreitet, die überwiegend mit anthropogenen Aktivitäten verbunden sind. Während es zu natürlichen Verbreitungserweiterungen kommt, erleichtert menschliches Eingreifen häufig die Verlagerung von Exemplaren mit beschleunigter Geschwindigkeit und über deutlich größere Entfernungen im Vergleich zu natürlichen Ausbreitungsmechanismen. Ein bemerkenswertes frühes Beispiel einer vom Menschen verursachten Vektorisierung war die Einführung der Pazifischen Ratte (Rattus exulans) nach Polynesien durch prähistorische menschliche Populationen.

Im Laufe der Geschichte dienten Menschen sowohl absichtlich als auch unabsichtlich als Vektoren für die Einführung von Arten. Während der Kolonialzeit versuchten Akklimatisierungsgesellschaften aktiv, den Europäern vertraute Tier- und Pflanzenarten zu etablieren. Diese Organisationen betrachteten solche Einführungen als eine „Verbesserung“ der natürlichen Umwelt, indem sie Arten einbezog, die als nostalgisch oder wirtschaftlich wertvoll galten. Ein weiterer Grund für die absichtliche Einführung war der wahrgenommene Nutzen bestimmter Arten für die biologische Kontrolle. Beispielsweise wurde die Aga-Kröte in Australien mit dem Ziel eingeführt, die Zuckerrohrkäferpopulationen einzudämmen, die bedeutende Schädlinge im Zuckerrohranbau sind. Trotz eines anfänglichen Imports von nur 100 Individuen übersteigt die aktuelle Population in Australien 200 Millionen. Ein weiteres Beispiel für die Einführung von Tieren ist der indische Mungo, der auf Hawaii eingesetzt wird, um Rattenpopulationen zu bekämpfen, die sich nachteilig auf die Zuckerrohrerträge auswirken. Dieser Eingriff erwies sich jedoch als wirkungslos, da die nächtliche Aktivität der Ratten im Gegensatz zu den Tagesgewohnheiten der Mungos stand. Folglich brachte ihre Einführung neue ökologische Herausforderungen für die Ökosysteme der Insel mit sich.

Gartenbau-Importe von Pflanzen oder Samen dienen ebenfalls als Vektoren. Der Heimtierhandel erleichtert die grenzüberschreitende Verbringung von Tieren, die anschließend entkommen und invasive Populationen etablieren können. Darüber hinaus können Organismen unbeabsichtigt als blinde Passagiere auf verschiedenen Fahrzeugen transportiert werden. Außerhalb der Polarregionen stellt der zufällige, vom Menschen unterstützte Transfer den Hauptmechanismus für die Einführung von Arten dar. Invasive Insekten können als Krankheitsüberträger wirken; So überträgt beispielsweise der Asiatische Zitrusflohsamen (Diaphorina citri) die bakterielle Krankheit, die als Citrus Greening bekannt ist. Die erfolgreiche Etablierung invasiver Ausbreitungsorganismen an einem neuen Standort hängt von der inhärenten Undurchdringlichkeit dieses Standorts ab.

Sobald zahlreiche invasive Arten in einem Ökosystem etabliert und dominant sind, können sie zu integralen Bestandteilen werden, was ihre Entfernung möglicherweise schädlich macht. Wirtschaftliche Faktoren beeinflussen die Einführung exotischer Arten erheblich. Beispielsweise liefert die erhebliche Nachfrage nach der kommerziell wertvollen Chinesischen Wollhandkrabbe eine plausible Erklärung für ihre mögliche absichtliche Freisetzung in nicht heimische Gewässer.

In aquatischen Umgebungen

Der Seehandel hat die Verbreitungsmechanismen von Meeresorganismen weltweit tiefgreifend und schnell verändert und neue Vektoren wie Schiffsrumpfverschmutzung und Ballastwassertransport eingeführt. Tatsächlich zeigen Untersuchungen von Molnar et al. (2008) identifizierten die Schifffahrt als den vorherrschenden Übertragungsweg für Hunderte von invasiven Meeresarten.

Zahlreiche Meeresorganismen besitzen die Fähigkeit, sich an Schiffsrümpfen festzusetzen. Diese Organismen verlagern sich leicht zwischen verschiedenen Gewässerumgebungen und stellen ein erhebliches Risiko für biologische Invasionsereignisse dar. Derzeit erfolgt die Behandlung von Schiffsrumpfverschmutzungen größtenteils auf freiwilliger Basis und es mangelt an umfassenden Regulierungsrahmen. Dennoch haben sowohl die kalifornische als auch die neuseeländische Regierung ihre Absicht erklärt, in ihren Hoheitsgewässern strengere Kontrollen für die Verschmutzung von Schiffsrümpfen einzuführen.

Ballastwasser, das auf See gesammelt und von Überseeschiffen in Häfen eingeleitet wird, stellt einen weiteren wichtigen Vektor für nicht heimische Wasserarten dar. Ungefähr 10.000 Arten werden täglich durch Ballastwasser transportiert. Ein erheblicher Teil dieser Arten ist schädlich. Beispielsweise wird angenommen, dass die aus Eurasien stammende Süßwasser-Zebramuschel (Dreissena polymorpha) über Ballastwasser in die Großen Seen eingeschleppt wurde. Diese Muscheln verdrängen einheimische Organismen aggressiv um lebenswichtige Ressourcen wie Sauerstoff und Nahrung und können sogar in Restpfützen in scheinbar leeren Ballasttanks transportiert werden. Obwohl Vorschriften darauf abzielen, diese Risiken zu mindern, ist ihre Wirksamkeit nicht durchgängig gewährleistet.

Steigende Meerestemperaturen sind eine direkte Folge des Klimawandels. Solche Umweltveränderungen führen folglich zu Verbreitungsgebietsverschiebungen bei Organismen und begünstigen neuartige Interaktionen zwischen den Arten. Beispielsweise können Organismen im Ballasttank eines Schiffes, der von gemäßigten in tropische Zonen reist, Temperaturschwankungen von bis zu 20 °C aushalten. Während des Transports auftretende thermische Stressfaktoren können die Stresstoleranz von Arten in ihrem nicht heimischen Verbreitungsgebiet erhöhen und die Auswahl von Genotypen erleichtern, die in der Lage sind, nachfolgenden Hitzestress, wie beispielsweise erhöhte Meerestemperaturen innerhalb der Gründerpopulation, zu überleben.

Auswirkungen von Waldbränden und Brandbekämpfung

Invasive Arten nutzen häufig Ökosystemstörungen wie Waldbrände, Straßenbau und Fußwege aus, um die Besiedlung zu erleichtern. Großflächige Waldbrände können den Boden sterilisieren und gleichzeitig Nährstoffe einbringen. Folglich erlangen invasive Pflanzen, die in der Lage sind, sich aus ihren Wurzelsystemen zu regenerieren, einen Wettbewerbsvorteil gegenüber einheimischen Arten, die auf eine Samenvermehrung angewiesen sind.

Schädliche Folgen

Invasive Arten können sich nachteilig auf eingedrungene Lebensräume, biologische Gemeinschaften und ganze Ökosysteme auswirken und zu erheblichen ökologischen, ökologischen und/oder wirtschaftlichen Schäden führen.

Ökologische Auswirkungen

Die Europäische Union definiert „Invasive gebietsfremde Arten“ als Organismen, die außerhalb ihres natürlichen Verbreitungsgebiets vorkommen und eine Bedrohung für die biologische Vielfalt darstellen. Die biotische Invasion gilt als einer der fünf Hauptgründe für den weltweiten Verlust der biologischen Vielfalt, ein Phänomen, das durch den zunehmenden Tourismus und die Globalisierung noch verschärft wird. Besonders ausgeprägt ist dieser Trend in unzureichend regulierten Süßwassersystemen, obwohl die Einführung von Quarantänen und Ballastwasservorschriften zu einigen Verbesserungen geführt hat.

Invasive Arten können lokale einheimische Arten durch Konkurrenzausschluss, Nischenverdrängung oder Hybridisierung mit verwandten einheimischen Populationen zum Aussterben bringen. Folglich können außerirdische Invasionen über ihre wirtschaftlichen Auswirkungen hinaus weitreichende Veränderungen in der Struktur, Zusammensetzung und globalen Verteilung der Biota an Einführungsorten auslösen, was letztendlich zu einer Homogenisierung der Fauna und Flora der Welt und einem erheblichen Verlust der Artenvielfalt führt. Obwohl es oft schwierig ist, das Aussterben ausschließlich auf die Arteninvasion zurückzuführen, gibt es überzeugende Beweise dafür, dass das Aussterben von etwa 90 Amphibienarten durch den Chytrid-Pilz (Batrachochytrium dendrobatidis) verursacht wurde, der über den internationalen Handel verbreitet wurde.

Die kumulative Wirkung mehrerer, aufeinanderfolgender Einführungen verschiedener nicht heimischer Arten kann die ökologischen Auswirkungen erheblich verschlechtern, wie die Studie zeigt Amethyst-Edelsteinmuschel (Gemma gemma) und die Europäische Grüne Krabbe (Carcinus maenas). Die Edelsteinmuschel, die vor etwa einem Jahrhundert von der US-Ostküste in den kalifornischen Bodega Harbor eingeführt wurde, verdrängte ursprünglich einheimische Muscheln (Nutricola spp.) zunächst nicht selbstständig. Die anschließende Einführung der Europäischen Grünen Krabbe Mitte der 1990er Jahre führte jedoch zu einer Verbreitung der Amethyst-Edelsteinmuschel auf Kosten der einheimischen Muschelpopulationen. Ebenso haben in Indien zahlreiche invasive Pflanzenarten 66 % der natürlichen Gebiete besiedelt, was die Dichte einheimischer Futterpflanzen verringert, die Lebensraumnutzung durch wilde Pflanzenfresser verringert und den langfristigen Lebensunterhalt abhängiger Fleischfresser, einschließlich Tiger, bedroht.

Invasive Arten besitzen die Fähigkeit, Ökosystemfunktionen grundlegend zu verändern. Beispielsweise können invasive Pflanzen das Feuerregime verändern (z. B. Cheatgrass, Bromus tectorum), den Nährstoffkreislauf stören (z. B. Glattes Cordgras, Spartina alterniflora) und die Hydrologie beeinflussen (z. B. Tamarix) innerhalb einheimischer Ökosysteme. Darüber hinaus stellen invasive Arten, die eng mit seltenen einheimischen Arten verwandt sind, eine erhebliche Bedrohung durch Hybridisierung dar, die nachweislich zu Rückgängen und sogar zum Aussterben einheimischer Populationen führt. Ein bemerkenswertes Beispiel ist die Hybridisierung mit eingeführtem Cordgrass, die das Überleben des Kalifornischen Cordgrass (Spartina foliosa) in der Bucht von San Francisco gefährdet. Durch den Konkurrenzdruck invasiver Arten sind 400 der 958 gefährdeten Arten, die im Endangered Species Act aufgeführt sind, erheblich gefährdet.

Die unbeabsichtigte Einführung von Waldschädlingen und Pflanzenpathogenen kann die Waldökologie tiefgreifend verändern und der Holzindustrie erheblichen Schaden zufügen. Insgesamt sind Waldökosysteme in den gesamten Vereinigten Staaten stark von exotischen Schädlingen, Pflanzen und Krankheitserregern betroffen.

Der Asiatische Laubholzbockkäfer (Anoplophora glabripennis), der erstmals 1996 in den USA eingeführt wurde, soll Millionen Hektar Hartholzbäume befallen und schädigen; Bis 2005 wurden 30 Millionen Dollar für die Ausrottung und den Schutz von Millionen Bäumen in den betroffenen Regionen ausgegeben. Der Woll-Adelgid (Adelges tsugae) hat in alten Fichten-, Tannen- und Hemlockwäldern erheblichen Schaden angerichtet und sich auch negativ auf die Weihnachtsbaumindustrie ausgewirkt. Die Kastanienfäule (Cryphonectria parasitica) und die Ulmenkrankheit (Ascomycota) gelten als Pflanzenpathogene mit schwerwiegenden ökologischen Folgen. Darüber hinaus gilt Knoblauchsenf (Alliaria petiolata) als eine der problematischsten invasiven Pflanzenarten in den Wäldern im Osten Nordamerikas, wo seine aggressive Invasion des Unterholzes die Wachstumsrate von Baumsämlingen verringert und die Baumzusammensetzung des Waldes zu verändern droht.

Einheimische Arten sind durch das Phänomen der genetischen Verschmutzung vom Aussterben bedroht. Dieser Prozess wird als unbeabsichtigte Hybridisierung und Introgression definiert, die aufgrund eines zahlenmäßigen oder Fitnessvorteils der eingeführten Art zur Homogenisierung oder zum Ersatz lokaler Genotypen führt. Eine genetische Verschmutzung kann durch die direkte Einführung nicht heimischer Arten oder durch Lebensraumveränderungen entstehen, die zuvor isolierte Arten mit neuen Genotypen in Kontakt bringen. Einwandernde Arten haben eine bemerkenswerte Fähigkeit zur schnellen Anpassung an ihre neue Umgebung gezeigt. Darüber hinaus kann die Populationsgröße einer eindringenden Art mehrere Jahre lang niedrig bleiben, bevor es zu einem plötzlichen, schnellen Anstieg kommt, ein Phänomen, das als „Lag-Effekt“ bezeichnet wird.

Introgression ermöglicht die Integration des genetischen Materials invasiver Arten in die Genpools einheimischer Populationen durch Hybridisierung. Selbst kleine invasive Populationen können eine erhebliche Bedrohung für erheblich größere einheimische Populationen darstellen. Beispielsweise führte die Einführung von Cordgrass (Spartina alterniflora) in die Bucht von San Francisco zu seiner Hybridisierung mit dem einheimischen Kalifornischen Cordgrass (Spartina foliosa). Die überlegene Pollenproduktion und der männliche Fortpflanzungserfolg der invasiven Arten erleichterten das Eindringen und gefährdeten dadurch einheimische Populationen durch verringerte Pollenzahlen und verminderte Lebensfähigkeit der einheimischen Arten. Morphologische Untersuchungen allein zeigen möglicherweise nicht immer eine Verschlechterung der Fitness. Während ein gewisses Maß an Genfluss natürlich ist und genetische Konstellationen und Genotypen aufrechterhält, handelt es sich bei einem Beispiel schädlicher Kreuzung um die Migration von Kojoten (Canis latrans) und dem vom Aussterben bedrohten roten Wolf (Canis rufus) im Osten von North Carolina, wo die Bemühungen zur Wiederansiedlung roter Wölfe durch einen Rückgang der Wolfszahlen aufgrund der Hybridisierung untergraben wurden.

Umwelt

In der Region Kapstadt in Südafrika durchgeführte Untersuchungen deuten darauf hin, dass die Wiederherstellung kritischer Quellwassereinzugsgebiete durch die Beseitigung wasserintensiver invasiver gebietsfremder Pflanzen (einschließlich australischer Akazien, Kiefern, Eukalyptus und australischer Akazien) zu einem geschätzten jährlichen Wasseranstieg von 50 Milliarden Litern innerhalb von fünf Jahren führen könnte, was eine erhebliche Verbesserung gegenüber den derzeitigen Praktiken darstellt, insbesondere angesichts der starken Wasserknappheit in Kapstadt. Dieses Volumen entspricht etwa einem Sechstel des aktuellen Wasserbedarfs der Stadt. Prognosen deuten darauf hin, dass sich diese jährlichen Gewinne über einen Zeitraum von 30 Jahren verdoppeln werden. Darüber hinaus ist diese Strategie zur Wiederherstellung des Einzugsgebiets erheblich wirtschaftlicher als alternative Methoden zur Wasseranreicherung und kostet nur ein Zehntel der anderen Optionen. Aus diesem Grund wurde ein spezieller Wasserfonds eingerichtet, um die weitere Ausrottung dieser exotischen Arten zu erleichtern.

Menschliche Gesundheit

Invasive Arten stellen eine erhebliche Bedrohung für die menschliche Gesundheit dar. Durch die Veränderung der Ökosystemfunktionalität durch die Homogenisierung biotischer Gemeinschaften wirken sich invasive Arten negativ auf das menschliche Wohlbefinden aus und äußern sich in einer verringerten Ressourcenverfügbarkeit, der unkontrollierten Verbreitung menschlicher Krankheiten und nachteiligen Auswirkungen auf den Freizeit-, Bildungs- und Tourismussektor. Darüber hinaus wurden bestimmte gebietsfremde Arten mit der Entstehung von Krankheiten in Verbindung gebracht, darunter das Humane Immundefizienzvirus (HIV), Affenpocken und das Schwere Akute Atemwegssyndrom (SARS).

Sowohl invasive Arten als auch die Maßnahmen zu ihrer Bekämpfung können langwierige Folgen für die öffentliche Gesundheit haben. Beispielsweise kann der Einsatz von Pestiziden zur Bekämpfung bestimmter Schädlingsarten zur Kontamination von Boden und Oberflächenwasser führen. Das Eindringen des Menschen in zuvor isolierte Ökosysteme hat dazu geführt, dass die breite Bevölkerung exotischen Krankheiten wie HIV ausgesetzt ist. Eingeschleppte Fauna, darunter Vögel (z. B. Tauben), Nagetiere und Insekten (z. B. Mücken, Flöhe, Läuse und Tsetsefliegen), können als Überträger und Reservoir für verschiedene menschliche Krankheiten fungieren. Historisch gesehen wurden Epidemien menschlicher Krankheiten wie Malaria, Gelbfieber, Typhus und Beulenpest über solche Vektoren verbreitet. Ein zeitgenössisches Beispiel für einen eingeschleppten Krankheitserreger ist das West-Nil-Virus, das bei Menschen, Vögeln, Säugetieren und Reptilien zum Tod geführt hat. Die invasiven Chinesischen Wollhandkrabben (Eriocheir sinensis) sind bekannte Überträger des Asiatischen Lungenegels. Darüber hinaus werden durch Wasser übertragene Krankheitserreger, darunter Cholerabakterien (Vibrio cholerae), und Organismen, die für schädliche Algenblüten verantwortlich sind, häufig über das Ballastwasser verbreitet.

Wirtschaft

Weltweit stellt die Bewirtschaftung und Kontrolle invasiver Arten erhebliche wirtschaftliche Belastungen dar, wobei die jährlichen Ausgaben auf etwa 1,4 Billionen US-Dollar geschätzt werden. Schätzungen zufolge werden die direkten wirtschaftlichen Auswirkungen, die allein auf invasive Arten zurückzuführen sind, bis 2019 423 Milliarden US-Dollar pro Jahr übersteigen. Diese finanzielle Belastung ist dramatisch gestiegen und hat sich seit 1970 in jedem Jahrzehnt vervierfacht, was die zunehmenden wirtschaftlichen Auswirkungen biologischer Invasionen verdeutlicht.

Invasive Arten tragen zur ökologischen Verschlechterung bei, indem sie die Funktionalität des Ökosystems stören und die Bereitstellung wesentlicher Ökosystemdienstleistungen verringern. Folglich sind erhebliche zusätzliche Ausgaben erforderlich, um die Ausbreitung biologischer Invasionen zu bewältigen, nachfolgende Auswirkungen zu mildern und geschädigte Ökosysteme zu sanieren. Beispielsweise wurde der wirtschaftliche Schaden, der 79 invasiven Arten in den Vereinigten Staaten zwischen 1906 und 1991 zugeschrieben wurde, auf 120 Milliarden US-Dollar geschätzt. Auch in China wird berichtet, dass invasive Arten das Bruttoinlandsprodukt (BIP) des Landes jährlich um 1,36 % verringern.

Biologische Invasionen erfordern erhebliche finanzielle Aufwendungen für ihre Bekämpfung. In Australien beispielsweise belaufen sich die jährlichen Ausgaben für die Überwachung, Kontrolle, Bewirtschaftung und Erforschung invasiver Unkrautarten auf etwa 116,4 Millionen AU$, wobei diese Kosten ausschließlich von zentralen und lokalen Regierungsbehörden getragen werden.

Obwohl bestimmte invasive Arten wirtschaftliche Vorteile bieten können, wie etwa die Aussicht auf kommerzielle Forstwirtschaft mit eingeführten Bäumen, werden diese Vorteile in der Regel durch die erheblichen Kosten im Zusammenhang mit biologischen Invasionen aufgewogen. Die wirtschaftlichen Erträge invasiver Arten bleiben in der Regel deutlich hinter den finanziellen Belastungen zurück, die sie mit sich bringen.

Vereinigte Staaten

Das Meerneunauge (Petromyzon marinus) ist eine invasive Art in der Region der Großen Seen. In ihrer natürlichen Umgebung entwickelte sich diese Art als Parasit, der seinen Wirt normalerweise nicht tötete. In den Großen Seen hingegen fungiert es als Raubtier, das während seines 12–18-monatigen Nahrungszyklus bis zu 40 Pfund Fisch verzehren kann. Meerneunaugen haben es auf verschiedene große Fischarten abgesehen, darunter Seeforellen (Salvelinus namaycush) und Lachse. Der schädliche Einfluss von Meerneunaugen auf große Fischbestände wirkt sich negativ auf die Fischereiindustrie aus und hat zum Rückgang bestimmter Arten beigetragen.

Die wirtschaftlichen Auswirkungen invasiver Arten lassen sich in direkte Kosten wie Produktionsverluste in der Land- und Forstwirtschaft und damit verbundene Verwaltungsausgaben einteilen. In den Vereinigten Staaten übersteigen die geschätzten jährlichen Schäden und Kontrollkosten, die invasiven Arten zugeschrieben werden, 138 Milliarden US-Dollar. Darüber hinaus können sich wirtschaftliche Verluste in geringeren Einnahmen aus Freizeit und Tourismus äußern. Wenn die wirtschaftlichen Kosten von Invasionen ausschließlich auf der Grundlage von Produktionsverlusten und Verwaltungskosten quantifiziert werden, sind die Zahlen tendenziell zu niedrig angesetzt, da sie Umweltschäden außer Acht lassen. Würden dem Artensterben, dem Verlust der biologischen Vielfalt und der Verschlechterung von Ökosystemleistungen monetäre Werte zugewiesen, würden die Gesamtkosten, die durch die Auswirkungen invasiver Arten entstehen, dramatisch ansteigen. Eine verbreitete Behauptung besagt, dass ein wirksames Management invasiver Arten von der Früherkennung und einem schnellen Eingreifen abhängt. Allerdings ist schnelles Handeln nur dann wirksam, wenn die invasive Art nicht wiederholt in das verwaltete Gebiet eingeführt wird und wenn die Reaktionskosten wirtschaftlich vertretbar bleiben.

Landwirtschaftliche Erträge werden durch das Vorhandensein von Unkräutern verringert, von denen viele versehentlich zusammen mit kommerziellem Saatgut und Pflanzen eingeführt werden. Auf Weiden konkurrieren eingeschleppte Unkräuter mit einheimischen Futterarten, stellen eine Gefahr für Jungvieh dar (z. B. Wolfsmilch, Euphorbia virgata) oder werden durch Dornen und Stacheln ungenießbar (z. B. Gelbe Sterndistel, Centaurea solstitialis). Die wirtschaftlichen Auswirkungen des Futterverlusts, der auf invasive Unkräuter auf Weideflächen in den USA zurückzuführen ist, belaufen sich auf eine Milliarde US-Dollar. Darüber hinaus wurde ein Rückgang der Bestäubungsleistungen und der Fruchtproduktion aufgrund der Infektion von Honigbienen (Apis mellifera) mit der invasiven Varroamilbe (Varroa destructor) beobachtet. Eingeführte Rattenarten (Rattus rattus und R. norvegicus) haben sich als bedeutende landwirtschaftliche Schädlinge herausgestellt, die zur Zerstörung von gelagertem Getreide führen. Die Ankunft von Minierfliegen (Agromyzidae), darunter die Amerikanische Serpentinenminierfliege (Liriomyza trifolii), in Kalifornien hat zu erheblichen Verlusten für die Blumenzuchtindustrie des Staates geführt, da die Larven dieser invasiven Arten Zierpflanzen fressen.

Invasive Pflanzenpathogene und Insektenüberträger von Pflanzenkrankheiten können landwirtschaftliche Erträge unterdrücken und Baumschulbestände schädigen. Citrus Greening zum Beispiel ist eine bakterielle Krankheit, die durch den invasiven asiatischen Zitrusflohsamen (Diaphorina citri) übertragen wird. Folglich unterliegt der Zitrusanbau in Regionen, in denen dieser Blattlaus nachgewiesen wurde, einer Quarantäne und strengen Vorschriften.

Invasive Arten wirken sich nachteilig auf verschiedene Freizeitaktivitäten im Freien aus, darunter Angeln, Jagen, Wandern, Wildtierbeobachtung und Wasseraktivitäten. Sie können auch Umweltdienstleistungen wie die Wasserqualität, die Pflanzen- und Tiervielfalt sowie den Artenreichtum beeinträchtigen, obwohl das gesamte Ausmaß dieser Auswirkungen noch nicht ausreichend untersucht ist. Beispielsweise vermehrt sich das Wassermilfoil (Myriophyllum spicatum) in Seen in bestimmten Regionen der USA und erschwert das Angeln und Bootfahren. Die charakteristischen, lauten Lautäußerungen der eingeschleppten Meerratten (Eleutherodactylus coqui) wurden mit einem Rückgang der Immobilienwerte in den betroffenen hawaiianischen Vierteln in Verbindung gebracht. Darüber hinaus beeinträchtigen die ausgedehnten Netze, die von der Radspinne (Zygiella x-notata), einer invasiven Art in Kalifornien, gesponnen werden, die Gartenarbeit.

Europa

Die kumulativen wirtschaftlichen Auswirkungen invasiver gebietsfremder Arten in ganz Europa von 1960 bis 2020 werden auf etwa 140 Milliarden US-Dollar geschätzt, wobei sowohl potenzielle als auch realisierte Ausgaben berücksichtigt werden, bzw. 78 Milliarden US-Dollar, wenn nur dokumentierte, tatsächliche Kosten berücksichtigt werden. Diese Zahlen gelten als äußerst konservativ. Aus diesem Datensatz abgeleitete Prognosen deuten auf tatsächliche jährliche Kosten von etwa 140 Milliarden US-Dollar für das Jahr 2020 hin.

Italien gilt als eines der am stärksten betroffenen Länder Europas und beherbergt eine geschätzte Population von mehr als 3.000 gebietsfremden Arten. Die wirtschaftlichen Auswirkungen dieser invasiven gebietsfremden Arten sind weitreichend und umfassen Kosten für die Bewirtschaftung, Ernteverluste in der Landwirtschaft und Schäden an der Infrastruktur. Die gesamte wirtschaftliche Belastung durch die Invasionen in Italien zwischen 1990 und 2020 wurde auf 819,76 Millionen US-Dollar (entspricht 704,78 Millionen Euro) geschätzt. Dennoch verfügen nur 15 dokumentierte Arten über belastbare Kostenschätzungen, was darauf hindeutet, dass die tatsächlichen finanziellen Auswirkungen die gemeldete Zahl erheblich übersteigen könnten.

Frankreich beheimatet schätzungsweise mindestens 2.750 eingeführte und invasive gebietsfremde Arten. Eine Studie von Renault et al. (2021) analysierten 1.583 Kostenaufzeichnungen für 98 invasive gebietsfremde Arten und ergaben eine konservative wirtschaftliche Gesamtauswirkung zwischen 1,2 und 11,5 Milliarden US-Dollar zwischen 1993 und 2018. Diese Untersuchung extrapolierte auch die Kosten für Arten, die in Frankreich vorkommen, für die jedoch nur Finanzdaten aus anderen Ländern verfügbar waren, was einen geschätzten Betrag von 151 bis 3,03 Milliarden US-Dollar ergab. Bemerkenswert ist, dass die schadensbedingten Kosten etwa achtmal höher waren als die Verwaltungsausgaben. Insekten, insbesondere die Asiatische Tigermücke (Aedes albopictus) und die Gelbfiebermücke (A. aegypti), verursachten die höchsten wirtschaftlichen Kosten, gefolgt von nicht graminoiden terrestrischen Blütenpflanzen und Wasserarten wie Ambrosia artemisiifolia, Ludwigia sp. und Lagarosiphon major. Für über 90 % der in Frankreich dokumentierten gebietsfremden Arten fehlen derzeit in der wissenschaftlichen Literatur ausgewiesene Kosten, was zu erheblichen Verzerrungen bei der taxonomischen, regionalen und Tätigkeitssektorabdeckung führt. Das Fehlen gemeldeter Kosten schließt jedoch das Vorliegen negativer Folgen oder finanzieller Belastungen nicht aus.

Positive Auswirkungen

Der vorherrschende wissenschaftliche Konsens weist darauf hin, dass die ökologischen Auswirkungen invasiver Arten auf die Biodiversität überwiegend schädlich sind, ungeachtet der Möglichkeit bestimmter vorteilhafter Ergebnisse. Der Entomologe Chris D. Thomas geht davon aus, dass die meisten eingeführten Arten entweder neutrale oder positive Einflüsse auf andere Arten ausüben; Diese Sichtweise stellt jedoch einen Minderheitenstandpunkt innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft dar.

Bestimmte invasive Arten können lebensfähige Lebensräume oder Nahrungsressourcen für andere Organismen bieten. In Regionen, in denen einheimische Arten ausgestorben sind oder nicht mehr wiederhergestellt werden können, können nichteinheimische Arten ihre ökologischen Funktionen übernehmen, auch wenn sie in anderen Zusammenhängen nachteilige Auswirkungen haben. In den Vereinigten Staaten beispielsweise baut der vom Aussterben bedrohte Südwest-Weidenschnäpper (Empidonax traillii) überwiegend Nester in nicht heimischer Tamariskenvegetation. Die eingeführte Mesquite (Neltuma juliflora), eine aggressiv invasive Art in Indien, dient als bevorzugtes Nistsubstrat für einheimische Wasservögel in kleineren städtischen Gebieten wie Udaipur, Rajasthan. Gleichzeitig hat sich die Ridgway-Ralle (Rallus obsoletus) an die invasive Hybride aus Spartina alterniflora und Spartina foliosa angepasst, die hervorragende Deckung und Nistumgebungen bietet. In Australien haben sich die zuvor vom Aussterben bedrohten Salzwasserkrokodile (Crocodylus porosus) durch die Jagd auf eingeführte Wildschweine (Sus Domesticus) erholt.

Nicht heimische Arten sind in der Lage, Ökosystemdienstleistungen zu erbringen, darunter auch als Biokontrollmittel, um die Auswirkungen invasiver Schädlinge in der Landwirtschaft abzuschwächen. Bestimmte Arten haben sich über einen so langen Zeitraum in einem Gebiet etabliert, dass sie heute als eingebürgert gelten. In den Vereinigten Staaten ist der vom Aussterben bedrohte Taylor-Schmetterling (Euphydryas editha taylori) auf den invasiven Spitzwegerich (Plantago lanceolata) als Wirtspflanze für sein Larvenstadium angewiesen.

Bestimmte biologische Invasionen bieten potenzielle kommerzielle Vorteile. Beispielsweise können Silberkarpfen (Hypophthalmichthys molitrix) und Karpfen (Cyprinus carpio) kommerziell für den menschlichen Verzehr geerntet, auf etablierte Märkte exportiert oder zu Zutaten für Tiernahrung oder Nerzfutter verarbeitet werden. Wasserhyazinthen (Pontederia crassipes) können durch Methanverdauung in Biokraftstoff umgewandelt werden, und andere invasive Pflanzenarten können gesammelt und als Bioenergiequellen genutzt werden.

Management, Ausrottung und Forschung

Menschliches Eingreifen kann die schädlichen Auswirkungen von Arteninvasionen wirksam abmildern. Das öffentliche Engagement wird oft durch die lokalisierten Auswirkungen invasiver Arten vorangetrieben. Die Bewirtschaftung gebietsfremder Artenpopulationen ist für den Erhalt der Artenvielfalt in natürlichen Ökosystemen von entscheidender Bedeutung. Forschungs- und Kontrollinitiativen, die auf invasive Arten abzielen, zeigen maximale Wirksamkeit in der Anfangsphase der Invasion, insbesondere durch die schnelle Eliminierung von Gründerpopulationen vor der weiten Verbreitung. Genetische Ansätze stellen einen vielversprechenden Weg für das Management gebietsfremder Arten dar.

Frachtinspektion und Quarantänemaßnahmen

Ziel dieser Maßnahmen war zunächst der Schutz vor landwirtschaftlichen Schädlingen bei gleichzeitiger Erleichterung des Exports von Agrarrohstoffen. Im Jahr 1994 wurden die ersten globalen Standards festgelegt, darunter das Übereinkommen über die Anwendung gesundheitspolizeilicher und pflanzenschutzrechtlicher Maßnahmen (SPS-Übereinkommen). Die Welthandelsorganisation überwacht diese Standards. Gleichzeitig verwaltet die Internationale Seeschifffahrtsorganisation das Internationale Übereinkommen zur Kontrolle und Bewirtschaftung von Ballastwasser und Sedimenten von Schiffen (Ballastwasser-Bewirtschaftungsübereinkommen). Das Übereinkommen über die biologische Vielfalt befasst sich zwar in erster Linie mit umfassenderen Umweltproblemen, legt aber auch konkrete Maßnahmen fest, die seine Mitgliedstaaten ergreifen sollten, um invasive Arten zu bekämpfen. Das CBD gilt als das wichtigste internationale Abkommen über die ökologischen Auswirkungen invasiver Arten. Allerdings sind die meisten der vorgeschriebenen Maßnahmen freiwillig und es mangelt ihnen an Spezifität.

Eindämmung der Verbreitung

Feuerwehrpersonal wird zunehmend mit der Dekontamination seiner persönlichen Ausrüstung, der öffentlichen Wasserinfrastruktur und privaten Wasserapparate beauftragt, da die Gefahr einer Übertragung invasiver Arten im Wasser besteht. In den Vereinigten Staaten ist dieses Problem für Feuerwehrleute in der Wildnis besonders relevant, da im gesamten Westen der USA gleichzeitig Quagga- (Dreissena bugensis) und Zebramuscheln (Dreissena polymorpha) und Waldbrände auftreten.

Wiederherstellung einer Art

Initiativen zur Wiederherstellung von Inseln konzentrieren sich in erster Linie auf die Ausrottung invasiver Arten aus Inselökosystemen. Eine Untersuchung aus dem Jahr 2019 ergab, dass gezielte Ausrottungsbemühungen invasiver Tiere auf nur 169 Inseln die Überlebenschancen von 9,4 % der am stärksten gefährdeten Landinselwirbeltiere des Planeten verbessern könnten.

Die Ausrottung invasiver Wirbeltiere auf Inseln steht im Einklang mit dem Ziel 15 der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung und den entsprechenden Zielen.

Im 18. Jahrhundert wurden Robben- und Walfangschiffe eingesetzt versehentlich Nagetiere nach Südgeorgien gebracht, einer unbewohnten Insel im südlichen Atlantik. Diese Nagetiere verursachten anschließend erhebliche ökologische Störungen bei den Vogelpopulationen der Insel, indem sie Eier und Küken fraßen. Nach einer mehrjährigen Ausrottungskampagne wurde die Insel Südgeorgien im Jahr 2018 offiziell für frei von invasiven Nagetieren erklärt. Infolgedessen haben sich die Vogelpopulationen erholt, insbesondere der Südgeorgienpieper (Anthus antarcticus) und der Südgeorgienspießente (Anas georgica georgica), die beide auf der Insel endemisch sind.

Taxon-Ersetzung

Die Einführung nicht heimischer Arten kann dazu dienen, eine ökologische technische Funktion zu erfüllen, die zuvor eine ausgestorbene einheimische Art innehatte. Diese Methode wird als Taxon-Substitution bezeichnet. In zahlreichen Inselökosystemen kam es nach dem Aussterben einheimischer Schildkrötenpopulationen zu ökologischen Störungen, insbesondere im Hinblick auf die Samenverbreitung und die Pflanzenfresser. Auf den vorgelagerten Inseln von Mauritius fungierten ausgestorbene Schildkrötenarten in der Vergangenheit als wichtige Pflanzenfresser. Die absichtliche Einführung nicht heimischer Aldabra-Riesenschildkröten (Aldabrachelys gigantea) auf zwei Inseln in den Jahren 2000 und 2007 hat die Wiederherstellung des ökologischen Gleichgewichts eingeleitet. Diese eingeführten Schildkröten verbreiten aktiv Samen verschiedener einheimischer Pflanzenarten und weiden selektiv invasive Pflanzen ab. Es wird erwartet, dass ihre Weide- und Weideaktivitäten die Notwendigkeit einer intensiven manuellen Unkrautbekämpfung überflüssig machen werden und die eingeführten Schildkrötenpopulationen bereits Erfolge bei der Fortpflanzung zeigen.

Nutzung als Nahrungsquelle

Die Praxis des Verzehrs invasiver Arten als Methode zur Populationskontrolle wurde untersucht. Im Jahr 2005 stellte Chefkoch Bun Lai von Miya's Sushi in New Haven, Connecticut, das erste kulinarische Menü vor, das ausschließlich invasive Arten enthielt. Anfangs waren etwa die Hälfte der Menüpunkte theoretischer Natur, da die gezielte invasive Art nicht kommerziell verfügbar war. Bis 2013 hatte Miya's sein Angebot um invasive Wasserarten wie den Chesapeake-Blauwels (Ictalurus furcatus), den Florida-Feuerfisch (Pterois sp.), den Kentucky-Silberkarpfen (Hypophthalmichthys molitrix) und die Georgia-Kanonenkugelqualle erweitert (Stomolophus meleagris) sowie invasive Pflanzenarten wie Japanischer Staudenknöterich (Reynoutria japonica) und Herbstolive (Elaeagnus umbellata). Joe Roman, ein an Harvard und der University of Vermont angeschlossener Naturschutzbiologe und Träger des Rachel Carson Environmental Award, verwaltet die Website „Eat The Invaders“. Im 21. Jahrhundert haben verschiedene Organisationen, darunter die Reef Environmental Educational Foundation und das Institute for Applied Ecology, Kochbücher und Rezepte verbreitet, die invasive Arten als kulinarische Zutaten verwenden. Darüber hinaus wurden invasive Pflanzenarten auf ihr Potenzial als nachhaltige Quelle nützlicher sekundärer Pflanzenstoffe und Nahrungsproteine untersucht.

Befürworter des Verzehrs invasiver Organismen behaupten, dass menschliche Raubtiere die Fähigkeit besitzen, alle Arten zu dezimieren, nach denen Bedarf besteht, und verweisen auf zahlreiche Tierarten, die durch menschliche Jagd vom Aussterben bedroht sind, darunter die Karibische Mönchsrobbe (Neomonachus Tropicalis) und die Wandertaube (Ectopistes migratorius). Sie heben auch die erfolgreiche Initiative Jamaikas hervor, die Feuerfischpopulationen durch die Förderung ihres Verzehrs erheblich zu reduzieren. Umgekehrt behaupten Skeptiker, dass ihre Ausrottung äußerst schwierig wird, sobald sich eine exotische Art in einer neuen Umgebung fest etabliert hat – wie zum Beispiel der Indopazifische Rotfeuerfisch, der den Westatlantik, die Karibik und den Golf von Mexiko großflächig besiedelt hat. Kritiker warnen außerdem davor, dass die Förderung des Verzehrs invasiver Arten unbeabsichtigt deren breitere Verbreitung begünstigen könnte.

Pestizide und Herbizide

Pestizide werden häufig zur Bekämpfung invasiver Arten eingesetzt. Zu den Herbiziden, die gegen invasive Pflanzen eingesetzt werden, gehören Pilzherbizide. Trotz der begrenzten effektiven Populationsgröße eingeführter Populationen wurde beobachtet, dass bestimmte genetische Variationen invasiven Pflanzen Resistenz gegen diese Pilz-Bioherbizide verleihen. Beispielsweise weisen invasive Populationen von Stelzengras (Bromus tectorum) eine Resistenz gegen Ustilago bullata auf, das zur Biokontrolle eingesetzt wird, und ein vergleichbares Problem wurde bei japanischem Stelzengras (Microstegium vimineum) dokumentiert, wenn es Bipolaris microstegii und B. drechsleri. Dieses Phänomen tritt nicht nur in der Genetik invasiver Pflanzen auf, sondern ist ein gemeinsames Merkmal wilder Pflanzen, wie beispielsweise wilder Flachs (Linum marginale) und sein Pilzpathogen, der Flachsrost (Melampsora lini). Kulturpflanzen sind im Vergleich zu allen unkontrollierten Pflanzen – egal, ob wild heimisch oder invasive – aufgrund ihrer erhöhten Nährstoffaufnahme besonders anfällig. Diese Eigenschaft wurde bewusst ausgewählt, um den Produktertrag zu maximieren.

Gene Drive-Technologie

Gene-Drive-Technologie stellt eine potenzielle Methode zur Ausrottung invasiver Arten dar, wobei Vorschläge beispielsweise ihre Anwendung zur Ausrottung invasiver Säugetierarten in Neuseeland vorschlagen. Im Wesentlichen besitzt ein Individuum innerhalb einer Art typischerweise zwei Allele für ein bestimmtes Gen, von denen eines möglicherweise ein gewünschtes Merkmal kodiert und das andere nicht, wobei die Nachkommen jedes Allel mit gleicher Wahrscheinlichkeit erben. Mithilfe der Gentechnik kann das Vererbungsmuster beeinflusst werden, indem die Übertragung des unerwünschten Allels unterdrückt und dadurch die Vermehrung des gewünschten Allels in aufeinanderfolgenden Generationen beschleunigt wird. Gene Drives werden derzeit zum Schutz der biologischen Vielfalt untersucht, insbesondere im Rahmen des Programms „Genetic Biocontrol of Invasive Rodents“, da sie das Potenzial haben, Risiken für Nichtzielarten zu minimieren und die Kosten im Vergleich zu herkömmlichen Strategien zur Entfernung invasiver Arten zu senken. Ein umfangreiches Outreach-Netzwerk unterstützt die Gene-Drive-Forschung mit dem Ziel, die Öffentlichkeit über ihren gesellschaftlichen Nutzen zu informieren. Einige Wissenschaftler äußern jedoch die Befürchtung, dass diese Technik möglicherweise unbeabsichtigt Arten in ihren natürlichen Lebensräumen vernichtet. Zu den Bedenken gehört auch die Möglichkeit einer Genmutation, die zu unvorhergesehenen Komplikationen führen kann, oder einer Hybridisierung mit einheimischen Arten.

Vorhersage invasiver Pflanzenarten

Die genaue Vorhersage der Auswirkungen nicht heimischer Pflanzen bietet eine besonders wirksame Managementstrategie, vor allem weil die meisten Einführungen nicht heimischer Pflanzen absichtlich erfolgen. Ziel der Risikobewertung von Unkräutern ist es, die Wahrscheinlichkeit vorherzusagen, dass eine bestimmte Pflanze in einer neuen Umgebung schädliche Auswirkungen hat. Dabei kommt häufig ein standardisierter Fragebogen zum Einsatz. Die aus diesen Bewertungen abgeleitete kumulative Bewertung korreliert dann mit einer vorgeschriebenen Managementmaßnahme, beispielsweise „Einschleppung verhindern“. Solche Bewertungen umfassen typischerweise Daten zur Physiologie, Lebensgeschichte, heimischen geografischen Verbreitung und phylogenetischen Zugehörigkeit der betrachteten Arten. Die Gesamtwirksamkeit dieser Methodik bleibt jedoch Gegenstand wissenschaftlicher Debatten.

Prognose invasiver Tierarten

Invasive gebietsfremde Tierarten stellen eine erhebliche Bedrohung sowohl für das menschliche Wohlergehen als auch für die Artenvielfalt dar. Managementstrategien zur Abmilderung dieser Auswirkungen basieren auf einem hierarchischen Rahmen, der das direkte Management invasiver Arten und die proaktive Invasionsprävention durch Frühwarnsysteme und schnelle Reaktionsprotokolle umfasst. In der zeitgenössischen Forschung zu invasiven Säugetieren wurden räumlich explizite Modelle nur selten eingesetzt, wobei sich die meisten Studien auf eine begrenzte Anzahl von Arten konzentrierten. Die vorherrschende Forschungsmethodik umfasst die Klimaanpassung, um die Eignung globaler geografischer Regionen zu bewerten oder das weitere Ausbreitungspotenzial bereits etablierter Arten zu prognostizieren. Für Arten, die noch nicht etabliert sind, dies aber voraussichtlich der Fall sein wird, könnten Modellierungstechniken als wertvolles Instrument zur Bewertung des Etablierungsrisikos dienen; Allerdings sind solche Untersuchungen für Säugetiertaxa selten.

Rückführung invasiver Arten in ihre Herkunftsländer

Eine bahnbrechende Initiative auf den Schottischen Hebriden beginnt im Jahr 2025 und zielt darauf ab, eine invasive Art in ihr heimisches Verbreitungsgebiet zurückzuführen. Igel, die auf dem britischen Festland heimisch sind, wurden mehrere Jahrzehnte vor der Bekämpfung von Gartenschädlingen auf diesen Inseln eingeführt. Diese Einführung führte jedoch zu erheblichen ökologischen Schäden für die bodenbrütenden Vogelpopulationen. Aus diesem Grund haben sich die Behörden dafür entschieden, diese Igel wieder auf das Festland umzusiedeln und so die Vogelpopulationen zu schützen, ohne den Igeln Schaden zuzufügen.

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Referenzen

Attribution

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Zitate

Mitchell, Heidi J.; Bartsch, Detlef (21. Januar 2020). „Regulierung gentechnisch veränderter Organismen zur Bekämpfung invasiver Arten.“ Grenzen in Bioingenieurwesen und Biotechnologie. 7: 454. doi:10.3389/fbioe.2019.00454. PMC 6985037. PMID 32039172.

• Mitchell, Heidi J.; Bartsch, Detlef (21. Januar 2020). „Regulierung gentechnisch veränderter Organismen zur Bekämpfung invasiver Arten“. Grenzen in der Biotechnik und Biotechnologie. 7 454. doi:10.3389/fbioe.2019.00454. PMC 6985037. PMID 32039172.Sheppard, Andy; et al. (4. September 2023). „Das wahre Ausmaß des Schadens durch invasive gebietsfremde Arten enthüllt in einem bahnbrechenden Bericht: Handlungsbedarfe.“ Das Gespräch.Pazifischer Standard.

Das North American Invasive Species Network fungiert als Konsortium, das sich der Förderung des wissenschaftlich fundierten Verständnisses und der Verbesserung des Managements nicht heimischer, invasiver Arten durch einen koordinierten Netzwerkansatz widmet.

• North American Invasive Species Network, ein Konsortium, das ein koordiniertes Netzwerk nutzt, um wissenschaftlich fundiertes Verständnis zu fördern und das Management nicht heimischer, invasiver Arten zu verbessern.
• Das CABI Invasive Species Compendium dient als enzyklopädischer Speicher für wissenschaftliche Informationen.
• CABI Invasive Species Compendium, eine enzyklopädische Ressource wissenschaftlicher Informationen
• Informationen zu invasiven Arten werden vom National Invasive Species Information Center, einer Abteilung der United States National Agricultural Library, bereitgestellt.
• Die Global Invasive Species Database wird von der Invasive Species Specialist Group verwaltet.
• Das Projekt Pacific Island Ecosystems at Risk konzentriert sich auf ökologische Bedrohungen in der Umgebung pazifischer Inseln.
• Inland Fisheries Ireland stellt Daten über aquatische invasive Arten in Irland bereit.
• Invasive Wasserarten in Irland, Binnenfischerei Irland
• Das Belgische Forum für invasive Arten (BFIS) befasst sich mit dem Problem invasiver gebietsfremder Arten in Belgien.