Tema 5: Očuvanje populacija i vrsta - vuka.hr · Tema 5: Očuvanje populacija i ... gdje raznorodnost podrazumijeva i fizikalnu i biološku sastavnicu staništa. • Veličina populacija

Uvodna misao - Pod suncem vidjeh nešto drugo: utrka nije za brze, bitka nije za snažne, niti hrana dolazi mudrima ... već ih vrijeme i prigoda preuzima sve. (Biblija)

O čemu ćemo učiti u sklopu ove teme:

• Što su populacije?• Što uzrokuje propadanje i izumiranje populacija?• Kako razviti plan za očuvanje malih populacija koje se smanjuju?• Razumijevanje i upravljanje problemima vezanim uz strane vrste.• Kako očuvati metapopulacije?• Što je to otočna biogeografija?• Odrednice upravljanja pojedinim populacijama.

Tema 5: Očuvanje populacija i vrsta

Određenje populacije:

• Tradicionalno, populacija se određuje kao jedinke iste vrste koje žive na istom mjestu u isto vrijeme.

• Razvojem genetičkih tehnika određenje vrste doživjelo je promjenu.• U suvremenom određenju populacije, prostorna, genetička i demografska građa

određuju svaku skupinu jedinki pa je stoga populacija skupina jedinki koja se jasno razlikuje od druge skupine po barem jednoj od tih osobina.

Prostorna razdvojenost - Jedna je od mjera za određivanje populacije koja se i najlakše uočava. Način na koji su skupine jedinki prostorno raspodijeljene (premda mogu biti izgledom ili genetički slične) na različitim, razdvojenim i točno uokvirenim područjima. Pri tome jedinke jedne skupine uobičajeno ne dolaze u doticaj s jedinkama druge skupne (niti njihovih pripadnika ima u međuprostoru) i stoga ih to čini (prostorno) različitim populacijama (primjer muflona).




Genetička razdvojenost - Javlja se kada jedinke jedne skupine imaju zajedničke genetičke odrednice koje ne dijele s pripadnicima druge skupine. Primjerice dvije skupine su genetički razdvojene kada dijele zajedničke gene ali prva skupina na njima sadrži alele A i B na genu 1, te C i D na genu 2 dok druga skupina sadrži alele T i U na genu 1 te V i Z na genu 2 što ih čini (genetički) različitim populacijama.

Demografska razdvojenost - Javlja se kada skupina jedinki dijeli zajedničke demografske osobine (npr. stopa rađanja i smrtnosti, omjer spolova, starosna građa) koje se u vrijednostima razlikuju od istih osobina drugih skupina jedinki. Za takvu razdvojenost, različite skupine uobičajeno ne dolaze u međusobni doticaj, a ukoliko useljenici iz jedne skupine značajno promjene demografske osobine druge skupine smatra se da razdvojenost više ne postoji što ih čini (demografski) istom populacijom.

• Među ova tri načina razdvojenosti populacija, prostorna razdvojenost je najbitnija. Bez prostorne razdvojenosti dviju skupina nema niti genetičke niti demografske razdvojenosti. U tom slučaju bi se radilo o dvije različite (npr. sestrinske) vrste.

• Populacija je temeljna jedinica aktivnosti vezanih uz zaštitu prirode i prvenstveni cilj (smislena cjelina) mjera upravljanja (uključujući i razvoj strategija, planova i zakonodavstva) skupinom organizama koja je mala ili se smanjuje ili je ugožena izumiranjem.

Teorije metapopulacije:

• Alternativa tradicijskom gledanju na populacije kao demografski homogene skupine jedinki koje se međusobno razmnožavaju.

• Prirodne populacije koje zauzimaju površinom značajna/velika područja sastoje se od određenog broja lokalnih populacija.

• Metapopulacija je bilo koja stvarna populacija sastavljena od lokalnih populacija koje su utemeljili naseljenici, koje opstaju kroz određeno vrijeme, iz kojih odlaze iseljenici i koje mogu s vremena na vrijeme izumrijeti.



Teorija metapopulacija i raznolikost staništa:

• Teorija metapopulacije podrazumijeva biološki svijet prostorno odvojenih (lokalnih) populacija i stanišnih područja okruženih s negostoljubivim i nenastanjenim "ne-staništima".

• Razvoj teorije metapopulacije zapravo je naglasak stavio na raznorodnost staništa (raznolikost unutar staništa) gdje raznorodnost podrazumijeva i fizikalnu i biološku sastavnicu staništa.

• Veličina populacija manje se koleba što je raznorodnost staništa veća.

• Unutarnje promjene - izazvane su procesima koji su urođeni ekološkim sustavima.

• Izvanjske promjene - izazvane silama izvan ekološkog sustava (npr. vatra, poplava)


Kako upravljati metapopulacijama:

• Metapopulacija je prostorno odvojena skupina jedinki koja ima demografske i genetičke veze sa sličnim skupinama. Ono što povezuje takve (prostorno odvojene) skupine je preseljavanje jedinki iz jedne skupine u drugu.

• Temeljni doprinos teorije metapopulacije zaštiti prirode proizlazi iz činjenice da opstanak bilo koje vrste ovisi o njezinom postojanju u obliku skupa lokalnih, uglavnom neovisnih ali seljenjem jedinki ipak povezanih populacija. I to zbog:

(1) ideja o prostorno odvojenim populacijama odgovara (stvarnoj) raspodjeli populacija koja je nastala uslijed cijepanja staništa,

(2) razdvojenost na male odvojene (pod)populacije nam daje nadu da sve male populacije neće istovremeno biti izložene istim negativnim (stohastičkim) promjenama u okolišu,

(3) teorija metapopulacije daje vrijednost i malim područjima (i vezano uz to malim zaštićenim područjima) kao značajnim jedinicama preživljavanja populacije,

(4) metapopulacijska teorija daje vrijednost pogodnim ali populacijom trenutno nezauzetim staništima (koja predstavljaju potencijal i stoga su vrijedna zaštite i upravljanja) jer tumači nestanak populacije s nekog staništa kao privremenu lokalnu odsutnost (sa šireg krajobraznog gledišta)


Teorija otočne biogeografije:

• Jedna od najpoznatijih teorija na kojoj se temelje aktivnosti konzervacijske biologije (MacArthur i Wilson 1967).

• Počinje s raščlambom odnosa broja vrsta i površine (z = koeficient izumiranja).• Temeljem tog odnosa, odnosa naseljavanja i izumiranja te udaljenosti od izvora

naseljavanja (npr. kontinent) moguće je predvidjeti ne samo odnos vrsta i prostora već i stvarni broj prisutnih vrsta - dinamička ravnoteža brojnosti vrsta određena veličinom otoka i njegovom udaljenošću od kopna.


• Filtriranje - smanjenje broja vrsta, rodova ili viših taksonomskih jedinica tijekom naseljavanja jer ne mogu baš svi prijeći prepreke i probiti granice između kopna i otoka ili na otoku nema pogodnog staništa za naseljavanje.

• Usputni otoci - otočići koji leže između kopna i otoka i služe kao odskočna daska.• Teorija ravnoteže otočne biogeografije daje odgovore na temeljna pitanja zaštite prirode:(1) Koliko vrsta može podržavati područje uz uvjet poznavanja (stalne) stope naseljavanja i

izumiranja,(2) U kojem će vremenskom roku izumrijeti određena populacija na određenom području,(3) Koliko je vjerojatno vrijeme postojanosti doseljene populacije određene veličine,(4) Koji su učinci prepreka naseljavanju, udaljenosti i već udomaćenih vrsta na

bioraznoliost,(5) Što se dešava ukoliko između kopna i otoka postoje mali otočići s pogodnim staništima?

Primjena teorije otočne bogeografije:

• Ne samo na stvarne otoke,• Cijepanje/rascjepkanost staništa - rascijepana i drugim staništima ili preprekama

razdvojena staništa ponašaju se kao otoci (jedan od najvećih uzroka propadanja biološke raznolikosti današnjice),

• Dizajn (sustava) zaštićenih područja radi ostvarivanja temeljne zadaće - očuvanja ukupne biološke raznolikosti (ekološka mreža).




Primjena teorije otočne bogeografije:

• Ne samo na stvarne otoke,

• Cijepanje/rascjepkanost staništa - rascijepana i drugim staništima ili preprekama razdvojena staništa ponašaju se kao otoci (jedan od najvećih uzroka propadanja biološke raznolikosti današnjice),

• Dizajn (sustava) zaštićenih područja radi ostvarivanja temeljne zadaće - očuvanja ukupne biološke raznolikosti (ekološka mreža).




Zašto se populacije smanjuju?

• Izumiranje (= prestati postojati) označava kraj postojanja neke populacije i događaj je koji zaštitari prirode nastoje spriječiti.

• Vrlo malo velikih, snažnih i rastućih populacija nestaje iznenada. U gotovo svim slučajevima izumiranju prethodi propadanje (smanjivanje u brojnosti) populacije.

Populacijska demografija - Rast populacije određen je stopama rađanja, umiranja, useljavanja i iseljavanja.

• Plodnost (fekunditet) - broj jaja, mladih (po ženki kod životnja) ili sjemena (kod jedinki u biljaka) u jedinici vremena. Utječe na novačenje (broj jedinki dodanih populaciji).

• Useljavanje (imigracija) - također povećava populaciju a ovisi o snazi rasapa (stalno pokretanje organizama iz područja njihova rođenja u nova područja). Rasap ovisi o dvije odrednice - stopi rasapa (količini jedinki koje napuštaju rodno područe) i udaljenosti rasapa (koliku udaljenost je jedinka prešla prije nego se skrasila na drugom području).

• Model eksponencijalnog rasta populacije - najjednostavniji matematički model rasta populacije koji je određen isključivo veličinom populacije (N), i stopom njezina porasta (r) koja je opet određena razlikom između stope rađanja (b) i stope umiranja (d). Pri ovom modelu, useljavanje i iseljavanje su ili zanemareni ili pribrojeni stopama rađanja i umiranja. U eksponencijalnom rastu populacije promjena u brojnosti (dN) populacije kroz vrijeme (dt) određena je jednadžbom:

dN / dt = rN


• Mnoge populacije eksponencijalno (stalni porast kroz vrijeme) rastu samo pri određenim uvjetima i tek kroz kratko vrijeme. Eksponencijalni rast populacije nije stvaran, dugotrajan događaj u bilo kojoj populaciji koja je ograničena čimbenicima okoliša. U eksponencijalnom rastu populacije nema ekologije!


• Model logaritamskog rasta populacije - najjednostavniji model rasta populacije koja je utjecana okolišem jer stvarna populacija ima svoju ekologiju! Uključuje ograničenja kojima okoliš utječe na veličinu populacije (mogućnost nosivosti) i kojima usporava rast populacije kada brojnost (N) tijekom vremena (uravnoteženo) dostiže nosivu mogućnost okoliša (K). Matematički se određuje kao:

dN / dt = rN ((K – N) / K)


• Radi određivanja vjerojatnosti da će neka populacija uopće opstati kroz vrijeme te koliko dugo će opstati, potrebno je vrednovati čimbenike koji utječu na veličinu populacije.

• Ustaljeni (deterministički) čimbenici - su oni koji utječu na populaciju, a u stalnom su međuodnosu s veličinom populacije (npr. stalna stopa odstrijela divljači od 10% iz godine u godinu bez obzira na veličinu populacije). Ukoliko su ustaljeni čimbenici prvenstveni uzrok smanjivanja populacije, posebne upravljačke aktivnosti mogu poništiti njihov učinak. Velika većina čimbenika koja utječe na populaciju rijetko je tako predvidiva, jednostavna, izravna i uzročno-posljedična.

• Slučajno promljenljivi (stohastični) čimbenici - slučajna raspodjela događaja čija je vjerojatnost jedinstvena za određenu populaciju i njezin okoliš. Velika većina čimbenika koja utječe na populaciju mijenja se po načelu slučajnosti iako su te promjene uobičajeno unutar određenih granica. Za velike populacije učinci slijede zakonitost prosječnog utjecaja, dok za male populacije učinci slijede zakonitost "loše sreće" (bad luck, bad karma).

(1) Genetička slučajnost - povećana stopa križanja u srodstvu, genetičko smicanje i nakupljanje nepoćudnih mutacija.

(2) Demografska slučajnost - slučajne promjene u stopama rađanja i smrtnosti, useljavanja i iseljavanja ili omjera spolova i dobnog sastava.

(3) Ekološka slučajnost - privremene promjene stanišnih odrednica (okolišni čimbenici, kompeticija, parazitizam, predatorstvo, bolest)

(4) Prirodne nesreće - neki ih smatraju ekstremnim slučajevima ekoloških čimbenika (npr. krajnje jaka i produžena suša, poplava). Zbog rijetkog pojavljivanja leže izvan normalne raspodjele slučajne promjenljivosti ekoloških čimbenika te ih možemo smatrati posebnom kategorijom ("šumski požar ipak nije samo jedan od vrlo vrućih dana").


Primjer izumiranja močvarne koke(Tympanuchus cupido cupido):

• Nekad vrlo česta u sjeveroistočnom dijelu SAD.

• Do 1876. zbog prekomjernog izlova i uništavanja staništa preostala samo populacija na otoku Martha's Vineyard.

• Do 1900. preostalo manje od 100 jedinki.• 1907. osnovano zaštićeno područje.• Do 1916. populacija narasla na 800

jedinki.• 1916. požar uništio većinu staništa i

gnijezda.• Velik broj jastrebova na zimovanju

dodatno smanjio brojnost.• Do 1920. mali oporavak populacije.• 1920. Bolest poharala populaciju,

preostalo 100 jedinki.• Narasla sterilnost ptica.• Razmjerno porastao broj mužjaka.• U posljednjim godinama uopće više nije

bilo ženki.• IZUMRLA 1932!

Najmanja opstojna populacija:

• Zbog toga što je izumiranje vrsta u središtu pozornosti konzervacijske biologije, ali i zbog raznih socio-političkih granica te ograničenih sredstava (novca) za zaštitu prirode, ključno je pitanje konzervacijske biologije koji je to najmanji broj jedinki u populaciji da bi ona uopće mogla opstati (50/500 - očuvanje zadovoljavajuće razine heterozigotičnosti).

• Utjecano demografskim promjenama, promjenama u okolišu (ekološkim uvjetima) koje je vrlo često teško mjeriti i odrediti.

• Četiri potencijalna načina izumiranja populacije:(1) zbog križanja u srodstvu, smanjenja genetičke varijabilnosti i nakupljanja recesivnih

svojstava (F) - genetički razlozi,(2) zbog genetičkog smicanja, gubitka genetičke varijabilnosti i smanjene prilagodljivosti na

promjene u okolišu (A) - genetički razlozi,(3) zbog smanjene veličine populacije i povećanja varijabilnosti stope prirasta populacije (R) -

okolišni razlozi, i(4) zbog rascjepkanosti populacija na manje prostorno izolirane podjedinice (D) - demografski

razlozi





Procjena opstojnosti populacije -Pošto su male populacije više izložene opasnosti od izumiranja nego velike, manje je važno istražiti svaki dio njihove demografije od raščlambe razmjernog učinka svake od četiri slučajno promljenljive skupine čimbenika na opasnost od izumiranja populacije (modeliranje procjene opstojnosti populacije).

• Cilj procjene opstojnosti populacije je ocjena hoće li populacija pokleknuti ili napredovati kao odgovor na promjene u okolišu i koji je rizik od izumiranja u određenom vremenskom razdoblju pod upravo tim okolnostima u okolišu.

• Uklapanje odredljivih opasnosti po preživljavanje populacije u različite (matematičke i višedimenzionalne) modele procesa izumiranja.

• Jedan od najčešće korištenih alata je kompjuterski model (program) VORTEX.


Ocjena odluka za upravljanje malim populacijama:

Analiza rizika upravljačkih odluka po izumiranje - Pri upravljanju malim populacijama donosimo odluke i poduzimamo mjere za sprječavanje njihova izumiranja. Da li sam donio dobru odluku? Te odluke moraju biti temeljene su na procjeni opstojnosti populacije, poznavanju najmanje opstojne populacije (članak 7 i 94 ZoZP - povoljno stanje vrste, zadovoljavajuća razina populacije) i raščlambi rizika od izumiranja što upravljačima (donosiocima upravljačkih odluka) omogućava razvijanje različitih pristupa upravljanju malim populacijama.


Problem unosa (invazivnih) stranih vrsta:

• Invazivna strana vrsta je strana vrsta čije naseljavanje ili širenje ugrožava (zavičajnu) biološku raznolikost (ZoZP).

• Zbog sve pokretnije ljudske populacije u posljednjih nekoliko stoljeća raste negativan utjecaj (namjernog i slučajnog) unosa stranih vrsta u područja gdje nikada ili odavnina nisu obitavale (primjer mungosa, jelena lopatara ili divljih svinja na otoke, Amorpha fruticosa u Posavini).

• 2000 kukaca i 2000 biljnih korova naselilo Sjevernu Ameriku u posljednjih 500 godina• 20.000 stanih vrsta biljaka uneseno u Veliku Britaniju od čega se udomaćilo 1.200• Od 1970-tih godina 46 organizama proširilo se svijetom uslijed ispuštanja balastnih

voda s brodova.• Bez obzira na "neštetnost" ili štetnost unesenih vrsta, takav unos uzrokuje promjene u

sastavu, građi i funkcioniranju životnih zajednica. Zbog toga velik dio zaštitara prirode smatra ovaj problem drugim najvećim problemom zaštite biološke raznolikosti, odmah iza uništavanja staništa (primjer unosa smeđe šumske zmije /Boiga irregularis/ na otok Guam 1967).


• Uspješne strane invazivne vrste imaju slijedeće osobine:(1) daju sjeme ili donose mlade u velikoj količini u najpogodnijem trenutku za naseljavanje i

širenje na najpogodnijem mjestu (oportunisti),(2) mogu opstati dugo vrijeme u malim populacijama pri nepovoljnim uvjetima i "čekati

svoje vrijeme",(3) dobar su "ekološki pogodak" za stanište jer su sposobne koristiti lokalne ekološke

uvjete isto kao ili čak bolje nego zavičane vrste.

• Kako spriječiti ili nadzirati unos i širenje stranih vrsta?(1) spriječiti ulazak stranih vrsta u nova područja (granične kontrole, fitosanitarna služba) -

preventiva,(2) nadzirati početak njihova širenja u određenom području i uništavanje malih, početnih

populacija - ograničeni kirurški zahvat,(3) nadzirati i upravljati negativnim učincima invazinih stranih vrsta - održavanje bolesti na

niskoj razini.


Za one koji žele znati više:• Knjige s tematikom opće ekologije,

genetike populacije, demografije, upravljanja prirodnim vrijednostima.

• Stručni i popularni časopisi i članci iz opće ekologije, genetike populacije, demografije, upravljanja prirodnim vrijednostima.

• Priručnici i tehnička izvješća različitih programa i projekata zaštite pojedinih ugroženih vrsta (npr. "projekt vuk„)

• Internet - opća biologija i zaštita prirode, opća ekologija, genetika populacije, demografija, upravljanje populacijama.

Documents

Tema 5: Očuvanje populacija i vrsta - vuka.hr · Tema 5: Očuvanje populacija i ... gdje raznorodnost podrazumijeva i fizikalnu i biološku sastavnicu staništa. • Veličina populacija