Dynamika wielu populacji

Transkrypt

1 Dynamika wielu populacji

2 Ochrona zwierząt często wymaga rozważenia zarówno procesów wewnątrz- jak i międzypopulacyjnych Co może się zdarzyć, gdy podzielimy populację na kilka mniejszych, odizolowanych od siebie części? Czy wzrost danej populacji wynika z korzystnych warunków na miejscu, czy też jest napędzany imigracją z innych populacji? Przeprowadzając reintrodukcję, czy lepiej jest założyć jedną, czy kilka populacji, a jeżeli kilka, to ile i jak daleko od siebie?

3 Kilka odizolowanych populacji Skrajna sytuacja: populacje całkowicie odizolowane od siebie (bariery lub nieprzyjazna macierz ) Ważne dla oceny trwałości odizolowanych populacji: stopień korelacji ich dynamiki Zwykle (lecz nie zawsze) zależy od odległości Im niższa korelacja, tym mniejsze ryzyko wyginięcia wszystkich populacji

4 Jak korelacja dynamiki wpływa na prawdopodobieństwo wyginięcia grupy populacji Dynamika zupełnie niezależna Dynamika w 100% skorelowana P(wyginięcie) = 0.1*0.1*0.1 = P(wyginięcie) = 0.1

5 Dispersal: ruch osobników pomiędzy populacjami Większość gatunków: wiele połączonych populacji Przemieszczanie się osobników -> trwałość populacji Metody mierzenia: Radiotelemetryczne CMR Genetyczne Dzisiaj: teoria

6 Metapopulacja Populacja niestabilnych populacji lokalnych, zamieszkujących oddzielne płaty siedliska (Hanski 1998) Tak jak zwykła populacja osobników, metapopulacja istnieje w równowadze pomiędzy śmiertelnością (wymierania lokalnych populacji) oraz rozrodczością (rekolonizacje) Kluczowe cechy: przemieszczanie się osobników pomiędzy pop. lokalnymi oraz turnover (wymierania i rekolonizacje)

7 Metapopulacje zdominowały myślenie o pofragmentowanych krajobrazach

8 Trwałość metapopulacji Wymaga odpowiedniego nasilenia dyspersji pomiędzy płatami siedliska Wzrasta wraz z liczbą płatów siedliska i lokalnych populacji

9

10 Metapopulacja ląd-wyspa, przeplatka zatokowa (Harrison 1989)

11 Co dał nam koncept metapopulacji? Niewiele rzeczywistych przykładów klasycznych metapopulacji Koncept metapopulacji rzadko stosowany w rozwiązywaniu konkretnych problemów (trudno zebrać dane o przemieszczaniu się osobników, wyginięciach i rekolonizacjach) Wzrost zainteresowania przemieszczaniem się osobników i jego konsekwencjami dla demografii

12 Metapopulacja: Zastosowanie w ochronie populacji Odpowiednie siedliska są często puste (opóźnienie w rekolonizacji miejsc, gdzie populacja zanikła) Duża liczba płatów danego siedliska zabezpiecza przed konsekwencjami lokalnych katastrof Ważna rola dyspersji (i barier)

13 Model źródło-ujście: tło historyczne Liczebność populacji a jakość siedliska: tradycyjne poglądy Gatunek znajdujemy wszędzie tam, gdzie jest odpowiednie siedlisko Zależność pomiędzy siedliskiem a demografią ignorowana Zagęszczenie populacji używane do mierzenia jakości siedliska

14

15

16 Liczebność nie zawsze jest dobrą miarą jakości siedliska Lata 20-ste XX w: wybiórczość siedliskowa zanika przy wysokich zagęszczeniach Lata 70-te: pierwsze definicje siedlisk typu ujście Lata 80-te: matematyczne modele dynamiki źródło-ujście

17 Model źródło-ujście Ronalda Pulliama (1988) Źródła: rozrodczość przewyższa śmiertelność Ujścia: śmiertelność przewyższa rozrodczość λ>1 λ<1 Istnienie populacji w ujściach możliwe tylko dzięki imigracji z pop. źrodłowych

18 Model źródło-ujście: Lekcje dla ochrony populacji Nieodpowiednie siedliska (K=0) często zamieszkałe Ważna rola międzysiedliskowych różnic w demografii Populacje nie są sobie równe: Chronienie wyłącznie ujść -> wyginięcie całej populacji (ważne, by odróżnić ujścia od źródeł) Jednak osobniki z ujścia mogą zrekolonizowac źródło na wypadek katastrofy

19 Metapopulacje a modele źródło-ujście Metapopulacja: populacje równoważne wyginięcia losowe Źródło-ujście: populacje w płatach siedliska o różnej jakości wyginięcia (bez imigracji) deterministyczne

20 Pułapki ekologiczne λ<1

21 Pułapki ekologiczne Wybór siedlisk na podstawie cech skorelowanych z jakością siedliska Pułapki ekologiczne: gdy zwierzęta wybierają siedliska niskiej jakości na skutek antropogennych zmian w korelacji pomiędzy cechami siedliska a jego jakością (Schlaepfer et al. 2002)

22 Ptaki śpiewające i brzegi lasu Pasożytnictwo lęgowe, drapieżnictwo najbardziej nasilone na brzegach lasu Najwyższe zagęszczenia gniazd na brzegach lasu Ptaki preferują gestą roślinność (ochrona, pożywienie), która obecnie występuje głównie wzdłuż brzegów lasu

23

24 Jętki i asfalt Jętki wykorzystują horyzontalnie spolaryzowane światło odbite by zidentyfikować stawy Światło odbite od asfaltu też jest horyzontalnie spolaryzowane Jętki składają jaja na drogach chociaż w pobliżu są odpowiednie stawy

25 Wpływ na populacje Preferowanie siedlisk gdzie wzrost pop. jest ujemny (ujścia) może prowadzić do wyginięcia, nawet gdy stanowią one niewielką część dostępnych siedlisk Pułapki ekologiczne mogą tworzyć efekt Allee go: Wysokie zagęszczenia: część osobników zamieszkuje mniej preferowane (wysokiej jakości) siedlisko, podtrzymując populacje Niskie zagęszczenia: większość osobników może osiedlić się w preferowanym (niskiej jakości) siedlisku

26 Ryś iberyjski Najbardziej zagrożony kot świata Wyłącznie na Półwyspie Iberyjskim ~200 osobników w 9 wysoce pofragmentowanych populacjach Niszczenie siedlisk, kłusownictwo, potrącenia przez samochody, myksomatoza i VHD (króliki >75% diety) Sytuacja podobna do sytuacji wielu innych drapieżnikow

27 Ryś iberyjski Gaona i in. 1998, Ferreras i in. 2001: dynamika populacji rysia iberyjskiego w Parku Narodowym Donana i jego okolicach

28

29 Ryś iberyjski osobników w pofragmentowanym siedlisku, turnover macierz wewnątrz PND: bagna, wydmy obojętna macierz na zewnątrz PND: drogi o dużym natężeniu ruchu, kłusownictwo wroga Od co najmniej 60 lat brak imigracji z innych populacji

30 Ryś iberyjski: pułapka ekologiczna? Struktura źródło-ujście: wewnątrz PND rozrodczość > śmiertelność, na zewnątrz śmiertelność > rozrodczość Siedliska na zewnątrz PND: obfitują w zasoby, ale wysoka śmiertelność (kłusownictwo, drogi niebezpieczeństwa niewykrywane przez rysie) Zarządzanie: Należy znacząco zredukować śmiertelność na zewnątrz PND (więcej straży leśnej, przejścia pod drogami) Zwiększyć K wewnątrz PND (wiecej królików!) Ułatwić przepływ zwierząt pomiędzy źródłami? Odłączyć źródła od ujść?

31 Jak odtworzyć połączenia pomiędzy populacjami? Wymiana osobników niezbędna dla utrzymania zmienności genetycznej oraz do trwałości metapopulacji (szeroko zdefiniowanych) Jak zapewnić wymianę osobników w zmienionych przez człowieka krajobrazach? 1. Tworzenie korytarzy ekologicznych 2. Zarządzanie macierzą 3. Translokacje

32 Korytarze ekologiczne Najczęściej stosowana metoda zwiększania możliwości przemieszczania się Obszary, które łączą główne płaty siedliska i charakteryzują się dużym stopniem przenikalności dla zarządzanych gatunków (Pullin 2007) Skala: od kilkuset metrów (żywopłoty łączace obszary leśne) po tysiące km (sawanny w Afryce, Góry Skaliste)

33 Zalety: Zwiekszenie prawd. kolonizacji (np. po katastrofach) Wymiana genów Dodanie siedliska Wady: Zanik lokalnych adaptacji (jeżeli przedtem nie było przepływu genów) Przepływ chorób i organizmów inwazyjnych Efekt krawędzi Korytarze ekologiczne

34 Zarządzanie macierzą Często ignorowana w teoretycznych modelach (np. metapopulacji) Jeżeli macierz może zostać zmieniona tak, by była bardziej przyjazna dla zwierząt i ich ruchów, efekty mogą być lepsze niz jakichkolwiek korytarzy Więcej o macierzy na przyszłym wykładzie

35 Cele: Translokacje Zwiększenie liczebności zanikających populacji Zapewnienie nowego materiału genetycznego Odtworzenie wymarłych populacji (reintrodukcja) Wybór populacji donora: Populacja z hodowli: adaptacje do niewoli (preferencje żywieniowe, łagodność, naiwność ekologiczna) Kwestie demograficzne: nie wolno zagrozić istnieniu populacji-donora Kwestie genetyczne: adaptacje do różnych środowisk

36 Przemieszczanie się osobników pomiędzy populacjami: Efekty genetyczne (różnorodność genetyczna) Efekty demograficzne (zasilanie i odtwarzanie populacji) Metody badań: Radiotelemetria Metody wielokrotnych złowień Metody genetyczne Teoria: Dynamika połączonych populacji: Podsumowanie Metapopulacja (sprzyjające siedliska często niezasiedlone) Źródło-ujście (niesprzyjające siedliska czasem zasiedlone) Odtwarzanie połączeń pomiędzy populacjami: Korytarze ekologiczne Zarządzanie matryca Translokacje