Természetvédelmi biológia

1. Természetvédelmibiológia

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

3. 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.

4. 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

5. 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

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

7. 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.

8. 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.

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

10. 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

11. 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

12. 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

13. 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)

14. 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

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

16. 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

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

18. 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

19. 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

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

21. 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

22. 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

23. Monitoring programok Magyarországon Ferula sadleriana

24. 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

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

26. 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

27. 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

28. 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

29. 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

30. 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

31. 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

32. 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.

33. 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.

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

35. 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.

36. 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.

37. 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