Természetvédelmi biológia

6. Populáció- és fajszintű védelem: a kis populációk problémái 6. Populáció- és fajszintű védelem: a kis populációk problémái. A populációvédelem elméleti és gyakorlati alapjai.

A kis populációk problémái A fajkihalások sebessége 1000-szerese a természetesnek Sok veszélyeztetett fajnak kevés, gyakran csak egy populációja marad fenn. A kis populációk nagyobb valószínűséggel halnak ki.

Legkisebb életképes populáció Adott faj adott élőhelyein előforduló olyan legkisebb méretű populációja, amelynek 99%-os valószínűsége van arra, hogy az előre látható demográfiai, környezeti és genetikai sztochaszticitás és a természeti katasztrófák ellenére 1000 évig fennmaradjon. Becslése figyelembe kell venni a populációt sújtó extrém veszélyeket faj demográfiai jellemzőinek, ökológiai igényeinek pontos ismerete

Legkisebb életképes populáció fogságban tartott állatpopulációk vizsgálata alapján populációknak min. 50-500 szaporodó egyedből kell állni újabb vizsgálatok alapján, gerincesekre kb. min. 5000 szaporodó egyed gerinctelenek, egyévesek 10000 egyed

Kis populációk kipusztulásának okai genetikai változatosság csökkenése genetikai sodródás – allélgyakoriság véletlenszerű megváltozása, kis gyakoriságú allélek nagy valószínűséggel tűnnek el a populációból

Kis populációk kipusztulásának okai genetikai változatosság csökkenése migráció és mutáció – természetes populációkban ellensúlyozza a genetikai sodródást, új allélok keletkezhetnek. Természetes populációkban a mutációs ráta 10-3-10-4 Csekély bevándorlás sokat javít a változatosságon.

Kis populációméret okozta genetikai változások beltenyésztés – Kis populációkban közel rokonok legtöbbször párosodását, önmegtermékenyítését gátló mechanizmusok gyengülnek. Az utódok halálozási rátája nagyobb, szaporodási rátája kisebb, kisebb életképességű, esetleg steril utódok.

2. Káros mutációk Csökkentik a populáció méretét Főként a kis szaporodási rátájú élőlényeknél gond Természetvédelmi beavatkozás gyakran csak ekkor történik

3. Hibridizációs leromlás – introgresszió csökkenő egyedszám okán megszűnő izolációs mechanizmusok fajok közötti szaporodáshoz vezet utódok gyakran sterilek, vagy csökkent életképességűek eltérő ökotípusok, alfajok közötti szaporodás   4. Evolúciós flexibilitás csökkenése

Effektív populációméret A kis populációk megőrzése szempontjából kulcsfontosságú az effektív populációméret meghatározása Életképes és genetikai diverzitását megőrizni képes populáció fenntartásához szükséges populációméret Csak a ténylegesen szaporodóképes egyedek száma Gyakran jóval kisebb, mint az összegyedszám Vadon élő fajok vizsgálatának eredményeit összegző tanulmány szerint az effektív populációméret az összegyedszám 11%-a

Kis effektív populációméret okai 1. Egyenlőtlen ivararány – szaporodásban résztvevő nőstények és hímek száma eltérő, ivararány eltolódásával csökken az effektív populációméret. Ne – effektív populációméret Nm – szaporodó hímek Nf – szaporodó nőstények száma

Kis effektív populációméret okai 2. egyedek eltérő szaporodása 3. palacknyak hatás (bottleneck effect) – genetikai változatosság fenntartása szempontjából a legkisebb létszámú évek döntőek A palacknyak speciális esete az alapító elv (founder effect)

Demográfiai változások Születési, halálozási ráták, nemek arányának random fluktuációjából adódó demográfiai szélsőségek Demográfiai szochaszticitás Természetes populációk mérete azonban folyamatosan változik Leginkább a szélsőségesen fluktuáló populációméretű fajokat érinti Sajátos formája az egyenlőtlen ivararányok kialakulása Allé effektus – Rátermettség és populációméret között pozitív kapcsolat. Adott fajnak előnye származik a fajtársak jelenlétéből Az Allé effektus mechanizmusai – predáció veszélyének csökkentése, ragadozó elleni őrködés, szociális hőszabályozás, beltenyésztettség, genetikai sodródás, hibirdizációs veszély csökkentése

Környezeti sztochaszticitás A külső környezet véletlen ingásai, a biotikus és abiotikus környezet változékonysága minden egyedre hatással van Kiszámíthatatlan és a demográfiai változásoknál nagyobb hatású

A kis populációk veszélyeztetettsége Fontos feladata a LÉP minél pontosabb becslése LÉP becslésénél demográfiai hatásokra, a környezeti hatásokra és a genetikai hatásokra is figyelemmel kell lenni Nem feltétlenül jó stratégia egyetlen kellően nagynak tűnő populációt védeni csak

Kihalási örvények A környezeti, demográfiai szochaszticitás és a genetikai elszegényedésből adódóan a populációméret csökkenése veszélyes Minél kisebb egy populáció annál veszélyeztetettebb Kritikus méret alatt ezen hatások egymást erősítik

Fajvédelmi programokhoz szükséges ismeretek élőhely – adott faj élőhely-igényei, környezeti katasztrófák gyakorisága természetes elterjedés – egyedek eloszlása az élőhelyen, napi vagy évszakos vándorlás biológiai kölcsönhatások – kompetítorok táplálékért, forrásokért, ragadozók, paraziták morfológiai jellemzők – populáción belüli és populációk közötti morfológiai variáció élettani jellemzők – élet- és szaporodóképesség fenntartásához szükséges tényezők demográfiai jellemzők – aktuális populációméret, múltbeli változása, korosztályok megoszlása viselkedés – táplálékszerzési, párzási, utódnevelési viselkedés genetikai jellemzők

Információforrások publikált irodalom – témába vágó korábban publikált könyvek, cikkek felkutatása publikálatlan irodalom – beszámolók, jelentések különböző hivataloknál terepi megfigyelés – fajok töredékéről vannak ismereteink, rengeteg terepmunkára van szükség

Monitorozás Ritka fajok állapotának nyomon követéséhez, a populációs trendek megállapításához elengedhetetlen a rendszeres mintavételen alapuló monitorozás Populációméret változását Részletes demográfiai tanulmányok

Monitorozás Biomonitoring – fajt v. fajegyüttest valamely fizikai környezet állapotváltozójának jelzésére használunk Vizsgálat – Adatgyűjtés nem túl hosszú időtartamú vizsgálatsorozat keretében, mely során változók állapotát kvalitatív ill. kvantitatív adatokkal leírjuk Monitorozás (monitoring) időben rendszertelenül vagy rendszeresen megismételt megfigyelés, célja a standarddal való egyezés igazolása, ill. eltérés mértékének bemutatása

Hagyományok – Nagy-Britannia Első országos elterjedés térképek edényes növényfajokra XIX sz. végére, járások szerinti bontásban 1951 Brit Botanikai Társaság teljes brit flóra felmérése 10x10 km téképhálóval 1962 Atlas of the British flora 1964 Biological Record Centre 2002 Atlas of the British flora, második kiadás

Monitoring programok Magyarországon Ferula sadleriana

Magyar Madártani és Természetvédelmi Egyesületet Elősegíti a természeti értékek és a természetvédelem célkitűzéseinek megismerését, népszerűsítését Növeli a természetvédelem támogatóinak körét Aktívan részt vesz az ifjúság természetvédő szemléletének kialakításában Természetvédelmi kutatásokat és védelmi programokat szervez és hajt végre Együttműködik más nemzeti és nemzetközi természetvédelmi szervezetekkel a Föld biológiai sokféleségének megőrzése érdekében Az MME Kelet-Európa legnagyobb társadalmi természetvédelmi szervezete, 32 területi szervezet és 5 szakosztály

Magyar Madártani és Természetvédelmi Egyesületet A túzok és az élőhelyének védelme Ragadozómadár-védelem A fehér gólya védelme Xxx fotók

NBmR – Nemzeti Biodiverzitás-monitorozó Rendszer 1992-ben Rio de Janeiróban nemzetközi egyezmény biológiai sokféleség védelméről 1994-ben ratifikálta Magyarország az egyezményt Az élővilág állapotának és a változások irányának szükséges MTA biodiverzitás-megőrzési stratégiát dolgozott ki Egységes, országos megfigyelési rendszer kialakítását teszi lehetővé, amely más országok számára is példaértékű Kézikönyvsorozat 124 db 5x5 km-es mintanégyzet élőhely-térképezése

NBmR szervezeti felépítése, programjai Projektek: 1. Védett és veszélyeztetett fajok 2. Felszíni vizek és vizes területek életközösségei 3. Magyarország élőhelyei 4. Invázív fajok 5. Erdőrezervátumok kezelt lombos erdők 6. Kis-Balaton II. ütem élővilága 7. Szigetköz 8. Szikes élőhelyek 9. Száraz gyepek 10. Hegyi rétek

Magyarország természetes növényzeti örökségének felmérése Célja a hazai növényzet mai állapotának felmérése, természetes növényzeti örökségünk tudományos értékelése. A program működését négy intézményből álló konzorcium irányítja: Nyugat-Magyarországi Egyetem Növénytani Tanszéke MTA Ökológiai és Botanikai Kutatóintézete (ÖBKI) Debreceni Egyetem TTK Növénytani Tanszéke Magyar Természettudományi Múzeum Növénytára

A program flóra- és vegetációkutatásra tagolódik Flórakutatás A magyarországi flóra hálótérképezése Inváziós növényfajok felmérése Magyarország védett, veszélyeztetett és ritka növényfajainak felmérése Magyarország speciális pannon taxonjainak herbáriumi, irodalmi és aktuális adatgyűjtése adatgyűjtése Vegetációkutatás Magyarország élőhelytérképezése A magyarországi növénytársulások aktuális jellemzése, rendszerezése A magyarországi erdők természetességének felmérése

Eredmények Átfogó képet kapunk a növényzet mai állapotáról, veszélyeztetettségéről, várható változásairól Részletes adatbázisok készülnek hazánk aktuális növényzeti örökségéről Regionális és országos szintű alap és tematikus térképek Összefoglaló térképsorozat a hazai növényfajok elterjedéséről

Demográfiai vizsgálatok Egyedek sorsát követjük időben, terepi megfigyelésekkel Populáció minden egyedének, vagy mintának korát, nemét, méretét meghatározzák, egyedeket megjelölik A fajok életmenet-tulajdonságai, kritikus életszakaszok, és a populációk méretváltozása megismerhetők Legjobb adatokat szolgáltatnak a védelmi célú programokhoz, azonban időigényesek, költségesek

Metapopulációs modellek Metapopuláció elmélete konzerváció biológiai kutatások középpontjában Metapopulációk – populációk populációja, ugyanazonfajhoz tartozó populációk diszperzió által összekapcsolt azonos időben létező halmaza. Populációk melyek alkalmatlan térrel vannak elválasztva, szigetszerű egységeket képeznek, de diszperzió révén kapcsolatban vannak egymással.

Metapopulációs modellek 3 fő csoportja Térben implicit metapopulációs modellek – Élőhelyfoltok és lokális populációk diszkrétek, egyenlő mértékben állnak egymással kapcsolatban, lokális populációk mérete elhanyagolódik. Térben explicit metapopulációs modellek – Lokális populációkat szabályos rácsháló sejtjeinek tekintik, populáció mérete leírható diszkrét vagy folytonos változóként is, populációk közötti interakciók lokalizáltak, a legközelebbi szomszédra korlátozódnak. Térben realisztikus modellek – Lehetővé teszik ezen modellek, a valós folthálózatnak megfelelő számú, méretű élőhelyfoltok kezelését. Mivel sok információt tartalmazó modellekről van szó lehetővé teszi a valós metapopulációk jövőbeli viselkedésének kvantitatív becslését.

Metapopulációs modellek Levins-féle klasszikus metapopuláció Kontinens-sziget (Boorman-Levitt) metapopuláció Forrás és nyelő (Source-sink) Pulliam-féle metapopuláció Nem egyensúlyi metapopuláció

A modellek természetvédelmi célú alkalmazása Populáció életképességének változását vizsgáljuk a az élőhelyfoltok számának, méretének és átjárhatóságának függvényében A modellek korlátai, hogy igen adatigényesek Metapopulációs dinamika feltételei akkor érvényesülnek, ha az élőhely fragmentáltságának léptéke a faj diszperziós képességével összevethető Kevés valós példa van a metapopulációkra.

A populáció-életképességi analízis (PVA) Azt vizsgálja, hogy adott populáció mekkora eséllyel tud fennmaradni adott élőhelyen. Olyan modell, mely demográfiai, genetikai tulajdonságok alapján, a környezeti és demográfiai sztochaszticitásból adódó kockázatok alapján elemzi a populációk fennmaradási esélyét. Legtöbb modell demográfiai alapú számítógépes modellezés. Megbecsülhető, a populáció életben maradásának valószínűsége igen távoli időpontra vonatkoztatva.

A modellek gyengesége hiányos vagy pontatlan adatok a populáció demográfiai tulajdonságairól emiatt pontatlan parametrizálás (pl. szaporodási és túlélési adatok hiányában becsült átlagok) modell predikcióinak tesztelése nem megoldott modellek felépítése, szerkezete, alkalmazott számítógépes program befolyásolja a végeredményt