Genetiškai modifikuotų augalų ir svetimžemių organizmų poveikis ekosistemoms
Keliaudami po Lietuvą tikriausiai ne kartą matėte pakelėse žydinčius mėlynus augalus (2.4.1 pav.). O gal ne sykį buvote papuošę jais namus? Aplinkosaugininkai siūlo negailėti šių gėlių ir skinti, bet, šiukštu, nesodinti jų soduose, kiemuose ar gėlynuose. Jei jų rastų, skirtų baudą!
Kodėl vienas organizmų rūšis turime saugoti, puoselėti, negalime jų nei skinti, nei gaudyti, o štai kitas rūšis siūloma naikinti, mažinti jų augimo ir plitimo plotus, už jų sodinimą, auginimą ir puoselėjimą dar galime būti nubausti?
Šioje temoje jūs:
- prisiminsite, kas yra genetiškai modifikuotas organizmas (GMO) ir kas yra svetimžemis organizmas;
- nagrinėdami genetiškai modifikuotų augalų auginimo ir platinimo pavyzdžius, suprasite, kokių grėsmių kyla, jei tokie augalai plinta gamtoje;
- nagrinėdami svetimžemių augalų ir gyvūnų pavyzdžius, suprasite, kokių grėsmių kyla, jei jie plinta Lietuvõs natūraliosiose ekosistemose;
- rengsite pranešimus, stendus apie GMO ir svetimžemių organizmų plitimą, taip pat siūlysite, kaip būtų galima tą plėtrą valdyti ir mažinti.
Genetiškai modifikuotų augalų įtaka natūraliųjų ekosistemų stabilumui
Jau mokėtės apie GMO kūrimo technologijas. Prisiminkite, koks organizmas laikomas genetiškai modifikuotu.
GMO laikomi tie organizmai, kurių genetinė medžiaga pakeičiama perkėlus genus iš vienos rūšies organizmo į kitą, pavyzdžiui, iš vieno augalo į kitą augalą ar net iš augalo į gyvūną ir atvirkščiai. Toks genų judėjimas natūraliai neįmanomas ir atliekamas specialiose genų inžinerijos mokslinėse laboratorijose.
Paprastai genetiškai modifikuojami mikroorganizmai ir augalai. Genetiškai modifikuoti mikroorganizmai naudojami medicinoje kuriant įvairius ligų gydymo metodus, farmacijoje gaminant vaistus ir papildus, maisto pramonėje sparčiau ir našiau gaminant maisto produktus.
Genetinės inžinerijos mokslininkai, norėdami padidinti augalų derlių ir taupyti derlingojo dirvožemio išteklius, kuria genetiškai modifikuotas augalų veisles, pavyzdžiui, kad kultūriniai augalai (rapsai, javai, kukurūzai, ryžiai) augtų greičiau ir užaugtų maistingesni, didesni. Taip pat kuriami nepalankioms augimo sąlygoms (esant sausrai, nederlingai dirvai, ligoms, kenkėjams) atsparūs augalai (2.4.2 pav.). Genetiškai modifikuoti dekoratyviniai augalai išsiskiria įspūdingomis ir neįprastomis žiedų (ar lapų) formomis, spalvomis, kvapais (2.4.3 pav.).
GMO išplitimas natūraliosiose ekosistemose kelia daug grėsmių. Viena jų – kai kurios organizmų rūšys gali išnykti ir sutrikdyti ekosistemos stabilumą.
Nepalankioms sąlygoms (sausroms, karščiui, šalnoms) atsparūs genetiškai modifikuoti augalai paprastai užaugina tvirtesnes šaknis ir antžemines augalų dalis (stiebus, lapus) nei laukiniai augalai. Užaugę didesni ir stipresni, pasigamina daugiau maisto medžiagų ir turi daugiau energijos, todėl žydi gausiau ir subrandina daugiau sėklų. Atsparesnius genetiškai modifikuotus augalus ekosistemoje mažiau puola kenkėjai.
Laukiniai augalai sunkiai konkuruoja su genetiškai modifikuotais augalais. Augdami šalia genetiškai modifikuotų augalų, jie negali iš dirvos įsiurbti pakankamai vandens su mineralinėmis medžiagomis. Būdami mažesni, laukiniai augalai negauna pakankamai saulės fotosintezei. Be to, jie ne tokie atsparūs, taigi labiau pažeidžiami kenkėjų (apgraužiami lapai, pažeidžiamos šaknys ar vaisiai), krauna mažesnius žiedus ir subrandina mažiau sėklų. Dėl šių priežasčių į natūraliąją ekosistemą patekę genetiškai modifikuoti augalai išplinta greitai, o laukinės augalų rūšys sparčiai nyksta (2.4.4 pav.).
Daugelis gamtoje augančių augalų yra kryžmadulkiai – jų žiedadulkes platina vėjas, vanduo ir gyvūnai (paprastai vabzdžiai). Žiedadulkių pernešimas – nekontroliuojamas procesas, todėl genetiškai modifikuotų augalų žiedadulkės gali patekti ir į laukinių (ar kultūrinių, genetiškai nemodifikuotų) augalų rūšis. Tokie augalai brandina jau genetiškai pakitusias sėklas, iš kurių auga pakitę augalai. Ekosistemose įsivyrauja pakitusių augalų rūšys, o natūralios rūšys išnyksta.
Kuriamos genetiškai modifikuotų augalų veislės (vilnamedžių, kukurūzų, rapsų), galinčios augti netinkamomis sąlygomis (esant netinkamam klimatui, dirvožemiui). Jeigu tokie augalai išplistų natūraliosiose ekosistemose, būtų sutrikdytas šių sistemų stabilumas. Vietinės augalų rūšys, negebėdamos konkuruoti, tiesiog pradėtų nykti. Sutriktų ir tos ekosistemos mitybos tinklas, nes su nykstančiomis augalų rūšimis dėl maisto trūkumo žūtų ir jais mintantys gyvūnai.
Daug klausimų kelia ir genetiškai modifikuotų augalų poveikis aukštesniems mitybos lygmenims (augalėdžiams, plėšrūnams), nuokritas skaidantiems skaidytojams. Maitinantis genetiškai modifikuotais augalais, svetimo organizmo DNR molekulių atkarpų gali patekti į vartotojų (augalėdžių gyvūnų) ląsteles, ten įsiterpti į branduolyje esančią genetinę medžiagą. Atsiras paveldimosios medžiagos pakitimų, dėl kurių pasikeis ekosistemoje gyvenančių individų paveldimieji požymiai. Pakitusių paveldimųjų požymių individai gali pradėti dominuoti ekosistemoje ir nukonkuruoti natūralias (nepakitusias) rūšis. Pavyzdžiui, nepalankioms sąlygoms (temperatūrai) atsparesnės lapgraužių vabzdžių rūšys sulauks daugiau palikuonių ir ekosistemoje jų populiacija išplis, o dėl maisto konkuruojančių rūšių populiacijos sumažės arba visai išnyks. Augalėdžių rūšių pokyčiai gali lemti ir plėšrūnų populiacijų pokyčius.
Natūraliųjų ekosistemų apsauga nuo GMO
Lietuvõs natūraliosiose ekosistemose (miškuose, pievose, ežeruose) gyvuoja daug visoje Euròpoje ar net pasaulyje nykstančių augalų ir gyvūnų rūšių, pavyzdžiui, balinis vėžlys (Emys orbicularis), žalvarnis (Coracias garrulus), meldinė nendrinukė (Acrocephalus paludicola), smulkiažiedė gegužraibė (Orchis ustulata). Siekiant išsaugoti šias sparčiai nykstančias organizmų rūšis, būtina saugoti ekosistemas, kuriose tos nykstančios rūšys išplitusios.
GMO paplitimas natūraliosiose ekosistemose gali būti pražūtingas nykstančioms organizmų rūšims. Todėl Euròpos Sąjungoje GMO kūrimas, dauginimas, auginimas ir platinimas labai griežtai kontroliuojami. Šių reikalavimų laikomasi ir Lietuvojè. Jeigu prekyvietėje būtų prekiaujama genetiškai modifikuotais dekoratyviniais augalais, juos tektų išimti iš prekybos ir sunaikinti (2.4.5 pav.).
Svetimžemės organizmų rūšys natūraliosiose ekosistemose
Lietuvõs natūraliosios ekosistemos (ežerai, upės) ir biologinė įvairovė susiformavo po paskutinio ledynmečio. Tekantis tirpstančio ledyno vanduo nešė įvairias uolienas ir suformavo dirvožemius, tinkamus tam tikroms augalų rūšims augti. Smėlingose vietovėse sužaliavo pušynai, molingame dirvožemyje užaugo eglynai, o derlingiausiose vietovėse – ąžuolynai, uosynai. Išplito šioms ekosistemoms būdingos gyvūnų rūšys. Natūraliai ekosistemose išplitusios ir gyvuojančios organizmų rūšys vadinamos saváiminėmis rūšimis, pavyzdžiui, paprastoji pušis (Pinus sylvestris), apskritalapė saulašarė (Drosera rotundifolia) (2.4.6 pav.), baltasis gandras (Ciconia ciconia).
Dėl žmogaus veiklos, klimato kaitos natūraliosiose ekosistemose plinta joms nebūdingos organizmų rūšys, vadinamos svetimžemėmis.
Svetimžemės rūšys – tai organizmai (augalai, gyvūnai ir kiti), tikslingai ar atsitiktinai įvežti į vietovę, kurioje jie niekada anksčiau neaugo, negyveno. Naujose teritorijose, atradę gyvuoti tinkamas sąlygas, šie organizmai įsitvirtina ir ima sparčiai plisti, daro žalą natūraliosioms ekosistemoms, kenkia žmogaus gerovei ir sveikatai.
Svetimžemės rūšys patenka į joms nebūdingas teritorijas ir išplinta natūraliosiose ekosistemose dėl kelių priežasčių:
- atkeliauja atsitiktinai su transporto priemonėmis, gabenamais kroviniais (ypač augalininkystės produktais: grūdais, daržovėmis, vaisiais, sėklomis), kailiais ir vilna, pavyzdžiui, kietinė ambrozija (Ambrosia artemisiifolia) (2.4.7 pav.), keliaudami žmonės netyčia jų atsigabena lagaminuose, daiktuose, drabužiuose ir avalynėje;
- atgabenamos sąmoningai. Augalai gali būti sodinami ir auginami pašarų gamybai (Sosnovskio barštis (Heracleum sosnowskyi) (2.4.8 pav.)), dirvožemio derlingumui didinti (gausialapis lubinas (Lupinus polyphyllus) (2.4.1 pav.)). Daug svetimžemių augalų rūšių į Lietuvos ekosistemas buvo atgabenta ir išplatinta kaip dekoratyviniai augalai (baltažiedė robinija (Robinia pseudoacacia), raukšlėtalapis erškėtis (Rosa rugosa), didžioji rykštenė (Solidago gigantea), kanadinė elodėja (Elodea canadensis);
- atvežamos dėl vertingo kailio ar mėsos, gražios ir išskirtinės išvaizdos, pavyzdžiui, į Lietuvą atvežta kanadinė audinė (Mustela vison), mangutas (Nyctereutes procyonoides), paprastasis meškėnas (Procyon lotor), nutrija (Myocastor coypus) (2.4.9 pav.).
- Kai kurios svetimžemės augalų ir gyvūnų rūšys greitai prisitaikė prie Lietuvõs sąlygų (klimato, dirvožemio, maisto išteklių ir buveinių), pradėjo sparčiai daugintis ir išplito, dėl neatsakingos ir neatsargios žmogaus veiklos pateko į natūraliąsias ekosistemas (pievas, miškus, vandens telkinius). Augalai į natūraliąsias ekosistemas pateko platindami savo sėklas, sparčiai daugindamiesi vegetatyviškai. Svetimžemiai gyvūnai pabėgo (ar išskrido) iš žmonių prižiūrimų teritorijų ir taip išplito.
Svetimžemių augalų rūšių įtaka natūraliųjų ekosistemų stabilumui
Kaip minėta, ekologams svetimžemių rūšių plitimas kelia didelį rūpestį – nuolat stebima ir tiriama, kokį poveikį tokių rūšių plitimas turi savaiminėms ekosistemose gyvenančioms rūšims. Panagrinėkite keletą pavyzdžių.
Gausialapis lubinas (2.4.1 pav.) – vienas iš sparčiausiai Lietuvõs natūraliosiose ekosistemose plintančių augalų. Natūralios šio augalo augavietės plyti Šiáurės Amèrikoje. Į Lietuvą jis atgabentas kaip vertingas augalas, buvo sėjamas miškuose, kad medžiojami augalėdžiai gyvūnai turėtų daugiau maisto, taip pat dirbamuosiuose laukuose, nes lubinų augimo teritorijose dirvoje daugiau azoto junginių, ji derlingesnė. Dėl ryškių ir gausiai žydinčių žiedynų lubinai buvo sodinami gėlynuose ir darželiuose.
Sulaukėję gausialapiai lubinai sparčiai plinta visoje Lietuvos teritorijoje. Augdami sąžalynais, užgožia kitus žolinius augalus, todėl vietinės žolinių augalų rūšys pradeda skursti ir nykti. Keičiantis dirvožemio sudėčiai, nyksta dideliam azoto kiekiui dirvoje neatsparios augalų rūšys. Pažeidžiamas ekosistemos mitybos tinklas, nes augalėdžių gyvūnų (paprastai vabzdžių), prisitaikiusių maitintis savaiminėmis pievų, pamiškių augalų rūšimis, populiacijos netenka įprastų maisto išteklių, sulaukia mažiau palikuonių ir nyksta. Sparčiai plinta rūšys, prisitaikiusios maitintis gausialapiais lubinais.
Gausialapių lubinų plitimą stengiamasi suvaldyti įvairiais būdais: draudžiama juos sėti dirbamuosiuose laukuose, sodinti gėlynuose; ūkininkai ir miškininkai šienauja pievas dar iki sužydint lubinams, kad būtų subrandinama ir išbarstoma kuo mažiau sėklų; žmonės raginami juos skinti.
Kita svetimžemė augalų rūšis, išplitusi visuose Lietuvos vandens telkiniuose, yra kanadinė elodėja (2.4.8 pav. d). Tai vandenyje augantis daugiametis augalas. Į Euròpą ši rūšis atgabenta kaip akvariumų augalas dar XIX a. pradžioje. Kanadinės elodėjos atsitiktinai pateko į vandens telkinius ir pradėjo sparčiai daugintis ir plisti. Jos mūsų kraštuose sėklų nesubrandina, tačiau labai lengvai dauginasi atitrūkusiomis ir vandens srovėmis išnešiojamomis augalo stiebo dalimis.
Kanadinės elodėjos vandens telkiniuose auga sąžalynais, todėl užgožia šviesą kitiems vandens augalams. Dėl šios priežasties mažėja vandens telkinių savaiminių rūšių įvairovė, keičiasi vandens ekosistemos mitybos tinklas, vandens telkinyje greičiau kaupiasi nuokritos, todėl spartėja telkinio pelkėjimas.
Kanadinių elodėjų gausą mažinti labai sudėtinga. Dirbtinėse ekosistemose (tvenkiniuose) siūloma veisti augalėdes žuvis, pavyzdžiui, baltuosius amūrus (Ctenopharyngodon idella) – ėdrias ir tik augalais mintančias žuvis. Natūraliosiose ekosistemose šis būdas netaikomas, nes nežinia, kaip pasikeistų ežero (upės) ekosistema apsigyvenus naujai žuvų rūšiai. Taigi ežeruose kanadinės elodėjos tiesiog išgraibstomos ir taip mažinami jų sąžalynai. Tačiau šis būdas visai netinka upėms valyti, nes atitrūkusias augalų dalis vandens srovės išnešiotų ir taip augalai dar labiau išplistų.
Svetimžemių gyvūnų rūšių įtaka natūraliųjų ekosistemų stabilumui
Svetimžemių gyvūnų rūšių plitimas Lietuvõs natūraliosiose ekosistemose trikdo jų stabilumą. Panagrinėkite keletą pavyzdžių.
Kanadinės audinės (2.4.9 pav. a) natūraliai paplitusios Šiáurės Amèrikoje. XIX a. pab. buvo atvežtos į Euròpą kaip vertingi brangiakailiai žvėreliai. 1930 m. atgabentos į Lietuvą. Kanadinės audinės iki 1950 m. buvo augintos tik audinių fermose. 1950 m. dalis jų paleista gyventi laisvai natūraliosiose ekosistemose, tad XX a. pab. išplito visoje Lietuvos teritorijoje.
Plėšrios ir ėdrios kanadinės audinės gyvena prie vandens telkinių, grobį medžioja ir vandenyje, ir sausumoje. Minta smulkiais žinduoliais, paukščiais ir jų kiaušiniais, varliagyviais, vėžiais, moliuskais, žuvimis, vabzdžiais. Visoje Euròpoje dėl jų mažėja arba nyksta jūrinių vandens paukščių populiacijos, kyla grėsmė ant žemės perintiems paukščiams. Viena kanadinė audinė gali sunaikinti visą ant žemės perinčių paukščių koloniją, taip pat daro nuostolių žuvivaisos ūkiams, paukštynams ir avių fermoms, platina ligas.
Iki išplintant kanadinėms audinėms Lietuvojè gyveno savaiminė rūšis – europinės audinės (Mustela lutreola). Tai smulkesni ir silpnesni gyvūnai, todėl dėl maisto ir buveinių negalėjo konkuruoti su kanadinėmis audinėmis ir visiškai išnyko.
Kanadinių audinių gausą bandoma mažinti įvairiais būdais: jas leidžiama medžioti visus metus, nelaisvėje auginamiems gyvūnams reikia gauti specialius leidimus, įrengti audinių fermas taip, kad žvėreliai negalėtų pasprukti į laisvę.
Lietuvoje sparčiai plinta dar viena svetimžemė rūšis – paprastasis meškėnas (2.4.9 pav. c). Iš Šiaurės Amerikos į Europą šie gyvūnai įvežti kaip brangiakailiai žvėrys. Neturėdami priešų ir konkurentų, Europoje labai greitai išplito.
Paprastieji meškėnai – vislūs gyvūnai, kasmet atvedantys daug palikuonių, todėl jų populiacija sparčiai auga. Šie gyvūnai prisitaikę gyventi ne tik natūraliosiose ekosistemose (miškuose), bet ir dirbtinėse (parkuose, sodybose). Ieškodami maisto, užklysta ir į žmonių kiemus.
Šie plėšrūs ir labai ėdrūs gyvūnai minta smulkesniais žinduoliais, paukščiais ir jų kiaušiniais, varliagyviais, ropliais, bestuburiais, suėda daug augalinio maisto – uogų, vaisių. Jie geba laipioti medžiais, todėl kelia grėsmę ne tik ant žemės, bet ir medžiuose gyvenančioms savaiminėms gyvūnų rūšims.
Paprastieji meškėnai yra įtraukti į naikintinų gyvūnų sąrašus visoje Europoje. Juos leidžiama medžioti ištisus metus. Griežtai draudžiama šiuos gyvūnus įvežti, perkelti į naujas gyvenamąsias teritorijas, paleisti ar veisti.
Klausimai ir užduotys
- Paaiškinkite sąvokas „savaiminė rūšis“ ir „svetimžemė rūšis“.
- Įvardykite 2–3 Lietuvoje išplitusias svetimžemes organizmų rūšis.
- Nurodykite 1–2 priežastis, kodėl genetiškai modifikuotos augalų rūšys greitai plinta natūraliosiose ekosistemose.
- Nurodykite vieną priežastį, kodėl svarbu apsaugoti natūraliąsias ekosistemas, kad neplistų genetiškai modifikuoti augalai.
- Paaiškinkite, kokių grėsmių kiltų, jeigu paprastieji meškėnai išplistų miškuose, kuriuose gyvena tetervinai (Tetrao tetrix), didieji apuokai (Bubo Bubo), juodieji gandrai (Ciconia nigra), didžiosios miegapelės (Glis glis).
- Šeima savo kieme nusprendė užveisti gražų sodą. Patarkite, kokių augalų geriau nesodinti. Kodėl?
Praktinė veikla
- Parenkite pranešimą klasei „Pasirinktos svetimžemės organizmų rūšies poveikis ekosistemai“. Daugiau informacijos rasite čia.
- Dirbdami grupėmis nubraižykite schemą „Svetimžemės rūšies poveikis ekosistemai“.
- Parenkite atmintinę „Kaip apsaugoti ekosistemą, kad neplistų GMO ir svetimžemės rūšys?“ Šį darbą galite atlikti naudodami informacines technologijas.
Apibendrinimas
- Genetiškai modifikuotų augalų išplitimas natūraliosiose ekosistemose gali sutrikdyti jų stabilumą. Negalėdamos konkuruoti, natūralios augalų rūšys išnyktų. Dėl kryžmadulkos GMO genai gali būti perduoti kitiems tos pačios rūšies augalams, taip būtų pakeistos jų paveldimosios savybės. GMO paveldimoji medžiaga per mitybos grandinę gali patekti ir į kitus mitybos lygmenis.
- Savaiminė organizmų rūšis – tai natūraliai išplitusi ir sėkmingai gyvuojanti rūšis tam tikroje natūraliojoje ekosistemoje.
- Svetimžemė rūšis – tai organizmai (augalai, gyvūnai), tikslingai ar atsitiktinai įvežti į vietovę, kurioje jie niekada anksčiau neaugo, negyveno. Natūraliojoje ekosistemoje išplitus svetimžemėms rūšims, gali išnykti savaiminės rūšys, pakisti ekosistemos mitybos tinklas.
- Daugelio svetimžemių rūšių plitimas, gausumas yra griežtai kontroliuojami.
- Paslaugą teikia UAB "Biznio mašinų kompanija" ir "Star Cloud OÜ"