Természetvédelmi biológia

1. A természetvédelmi biológia meghatározása, a biológiai sokféleség értelmezése

A fajkipusztulás okai Emberi populáció növekedése gyorsul technológiai fejlődés miatt a természeti erőforrások túlzott mértékű felhasználása jellemző Természeti környezet pusztítása őserdők pusztítása trópusi és mérsékelt övben gyepterületek legelőként való túlhasznosítása vizes élőhelyek lecsapolása, édesvíz, tenger elszennyezése 4. Állatok, növények túlzott mértékű hasznosítása 5. Nyugati társadalmak fejlett technológiája korlátozás és szabályozás nélküli szennyvízelvezetés, édesvíz, sekély tengerek elszennyezése, légszennyezés (savas ülepedés, klímaváltozás)

A természetvédelmi biológia fő célja Az emberi tevékenység fajok populációra, társulásokra, ökoszisztémákra gyakorolt hatásainak vizsgálata. 2. Olyan gyakorlati módszerek kidolgozása, amelyek alkalmazásával megakadályozható a biodiverzitás csökkenése, és ha lehet, megoldható a veszélyeztetett fajok jól működő társulásokba való visszaillesztése. 3. Genetikai változatosság csökkenésének, és az élőhelyek pusztulásának megfékezése.

A természetvédelmi biológia kapcsolata más tudományterületekkel

Természetvédelmi biológia feladata fajok megőrzését szolgáló legjobb stratégia kidolgozása természetvédelmi területek tervezése kis populációk genetikai sokféleségét megőrző tenyésztési programok kidolgozása természetvédelmi megfontolások ill. helyi lakosság érdekeinek összeegyeztetése

Természetvédelmi biológia, mint tudomány kialakulása 1978 Michael Soulé első Nemzetközi Konzervációbiológiai Konferencia Soulé, Diamond, Erhlich alapelvek kidolgozása, gyakorlati tudományok tapasztalatait ill. elméleti tudományok eredményeivel ötvözték 1985 Természetvédelmi Biológia Társaság (Society for Conservation Biology) politika – egyre több állami, nemzetközi forrás (ENSZ, Világ Bank) új folyóiratok (Conservation Biology, Biodiversity and Conservation)

Magyarország MTA Biológiai Osztály Természetvédelmi és Konzervációbiológiai Bizottság MBT Környezet- és Természetvédelmi Szakosztály Első Magyar Természetvédelmi Biológiai Konferencia 2002 Sopron Természetvédelmi Közlemények

2. A biológiai sokféleség – avagy mit véd a természetvédelmi biológia A biodiverzitás fogalma Az élet megjelenési formáinak rendkívül gazdagsága megjelenési formák sokfélesége (állat, növény, gomba, mikro-organizmus) hierarchikus biológiai szerveződés sokfélesége (egyed feletti, egyed alatti szerveződési szintek Bármilyen eredetű élőlények közötti változatosság, beleértve a szárazföldi, tengeri és más vízi-ökológiai rendszereket magukba foglaló ökológiai komplexumokat. Magába foglalja a fajon belüli, a fajok közötti sokféleséget és maguknak az ökológiai rendszereknek a sokféleségét. (ENSZ Egyezmény a Biológiai Sokféleségről)

A biodiverzitás szintjei Genetikai diverzitás – fajon vagy populáción belüli genetikai változatosság Taxondiverzitás – ~ fajdiverzitás, faj feletti taxonómiai egységek (nemzetségek, családok) Ökológiai diverzitás – populációk tér- időbeli mintázatainak, kölcsönhatásainak, ill. az általuk létrehozott struktúrák sokfélesége (táplálékhálózat összetettsége, élőhelydiverzitás, szukcessziós állapotok sokfélesége, mintázata)

A biodiverzitás szintjei

Genetikai diverzitás Az öröklésért felelős DNS molekulák sokféleségében jelentkezik. Létrejöhet Mutáció – az örökítőanyagban bekövetkező öröklődő információváltozás lehet pont-, kromószóma-, gén mutáció Rekombináció (genom egyes szekvenciáinak kicserélődése a DNS molekulán belül vagy homológ kromoszómák között, meglévő gének új kombinációjának kialakulása) és Bevándorlás révén.

Genetikai diverzitás A genetikai variabilitás elvesztése alapprobléma. Mivel: Feltétele a természetes szelekciónak így az élőlények alkalmazkodóképességének, megteremti az új fajok keletkezését eredményező evolúciós változások alapjait. Genetikai variabilitás és a rátermettség között pozitív kapcsolat van. A genetikai variabilitás tartalmazza az összes biológiai információt.

Genetikai diverzitás szintjei fajok között genetikai diverzitás – genetikai sokféleség döntő része fajon belüli = populációk közötti genetikai diverzitás – pl. Brassica oleracea A politipikus fajok. 3. populáción belüli genetikai diverzitás – azonos lókuszon megjelenő eltérő allélok száma és gyakorisága

Taxondiverzitás Fajdiverzitás, fajgazdagság, előforduló fajok – száma biodiverzitás leggyakoribb értelmezése. Faj feletti taxonómiai egységek, családok, nemzetségek diverzitása. xxx

Ökológiai diverzitás Közösséget felépítő populációk száma, tömegaránya 2. Komponensek tér- időbeli mintázatainak, funkcionális kapcsolataikban, kölcsönhatásaiban megjelenő sokféleség 2.1. Funkcionális diverzitás: fajkombinációk sokfélesége, azaz növekedési formák táplálkozási szintek, guildek számának sokfélesége, mely növeli a társulások alkalmazkodó képességét, stabilitását.

Ökológiai diverzitás 2.2. Szerkezeti diverzitás: fizikai szerkezetre vonatkozik, a fajok, növekedési formák, korcsoportok ill. ezek, térbeli elrendeződésének sokfélesége.  

Ökológiai diverzitás 2.3. Ökoszisztéma diverzitás, vagy táji szintű diverzitás Skálafüggő: 1. egy társulásféleség szukcessziós állapotainak sokfélesége, 2. adott területen előforduló társulások számából, mintázatából adódó sokféleség.

1. A genetikai diverzitás mérése A diverzitás mérése 1. A genetikai diverzitás mérése 1. Izoenzimvizsgálat, géleletroforézis Izoenzim adott enzim eltérő aminosav sorrendű, de azonos hatású formái, egy lókuszon előforduló különböző allélek által kódolt enzimfehérjék. A gélelektroforézis az izoenzimek elválasztásának technikája. Alapja, molekulák egyenáramú erőtér hatására eltérő sebességgel vándorolnak a pólusok felé. A futtatást gélen végzik, majd fixálják, festik.

1. A genetikai diverzitás mérése

1. A genetikai diverzitás mérése 2. DNS szekvenálás A ún. restrikciós enzimekkel hasítják a DNS molekulákat. Szakaszok hosszában megmutatkozó polimorfizmus jól jellemzi a genotípust. 3. DNS enzimatikus bontását követően a keletkezett darabok elektroforetikus elválasztása (előző kettő hibridje).

1. A genetikai diverzitás mérése Genetikai változatosság kifejezése – indexek Polimorfizmus: A polimorf gének aránya adott populáción belül. Polimorf gén: leggyakoribb allél gyakorisága, kisebb, mint egy önkényesen megadott érék, ált. 95%. Heterozigócia, heterozigótaság: heterozigóták aránya a teljes genomon ill. populáción belül

2. A taxondiverzitás mérése Fajszám Diverzitás függvények Shannon-függvény H = - ∑ pi logpi ahol pi az i-edik faj relatív gyakorisága, - logpi meglepődöttség mértéke

2. A taxondiverzitás mérése Simpson-függvény D = 1 / ∑ pi2 Egyeletesség J = H / log S ahol H a Shannon-diverzitás, S a fajszám, logS a diverzitás értéke maximális egyenletesség esetén.

2. A taxondiverzitás mérése

2. A taxondiverzitás mérése Diverzitás rendezések

3. Az ökológiai diverzitás mérése Kompozicionális, florális diverzitás a térbeli mozaikosságból adódó sokféleséget jellemzi.

3. Az ökológiai diverzitás mérése Más tulajdonság, pl. ökológiai stratégia, szaporodásbiológiai jellemző alapján létrehozott csoportok számán és gyakoriság eloszlásán alapuló diverzitási függvények. Élőhelyek diverzitása – élőhelyek száma. Funkcionális ökológiai diverzitás – közösségen belül értelmezhető kölcsönhatások sokfélesége (táplálékhálózat jellemzői, mint pl. trofikus szintek száma, guildek száma, gazdagsága).

A fajok csoportosítása 1. Kulcsfajok Csúcsragadozók példája Repülő kutyák mint a trópusi fafajok megporzói Ökoszisztéma-mérnök fajok 2. Ritka fajok 3. Domináns fajok 4. Közönséges fajok

Biodiverzitás-indikátorok Kritériumok Könnyű regisztrálhatóság Jól ismételhetően regisztrálható, a megfigyelő személyétől függetlenül Olcsóság Ökológiai szempontból értelmes, könnyen interpretálható adatokat szolgáltasson. Csoportosítás kompozíciós változó (fajösszetétel, fajdiverzitás) szerkezeti változó (talajszerkezetre, vegetációstruktúrára jellemző változó) funkcionális változó (produktivitás, anyagforgalom valamely jellemzőjét leíró változó)

Ideális indikátorfaj kritériumai egyértelmű taxonómiai státusz jól ismert biológiai és életmenet tulajdonság jól ismert környezeti tűrőképesség jól ismert válasz a környezet változásaira széles elterjedtség korlátozott mozgékonyság kis genetikai és ökológiai variabilitás jól észrevehető populációs trendek specialista könnyen megtalálható és mérhető más (politikai, társadalmi, gazdasági) értéket is hordoz

Zászlóshajófajok – Esernyőfajok