Természetvédelmi biológia
1. A természetvédelmi biológia meghatározása, a biológiai sokféleség értelmezése
A természetvédelmi biológia (konzervációbiológia) fı céljai 1.
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 mőködı társulásokba való visszaillesztése.
3.
Genetikai változatosság csökkenésének és az élıhelyek pusztulásának megfékezése.
A természetvédelmi biológia kapcsolata más tudományterületekkel
A természetvédelmi biológia feladatai
•
fajok megırzését szolgáló legjobb stratégia kidolgozása
•
természetvédelmi területek tervezése
•
kis populációk genetikai sokféleségét megırzı tenyésztési programok kidolgozása
•
természetvédelmi megfontolások, ill. helyi lakosság érdekeinek összeegyeztetése
A természetvédelmi biológia tudományos alapelvei
•
Minden tevékenységünket az evolúciós gondolat jegyében kell végeznünk.
•
Az ökológiai rendszerek természetébıl adódik az állandó változás.
•
Az emberi faj hosszú idı óta része, s a jövıben is része lesz mind a természetes, mind az átalakított ökológiai rendszereknek.
A természetvédelmi biológia etikai axiómái
•
Az élılények sokfélesége jó (= biofília).
•
A populációk, fajok idı elıtti – ember okozta – kipusztulása rossz.
•
Az ökológiai komplexitás jó.
•
Az adaptív evolúció jó.
•
A biológiai sokféleségnek immanens értéke van.
A természetvédelmi biológia kialakulása - külföld •
1978 - Michael Soulé: elsı Nemzetközi Konzervációbiológiai Konferencia
•
Soulé, Diamond, Ehrlich kidolgozták az alapelveket, a gyakorlati tudományok tapasztalatait az 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, Biological Conservation )
A természetvédelmi biológia kialakulása - Magyarország
•
MTA Biológiai Osztály Természetvédelmi és Konzervációbiológiai Bizottság
•
MBT Környezet- és Természetvédelmi Szakosztály
•
1. Magyar Természetvédelmi Biológiai Konferencia (Sopron, 2003)
•
2. Magyar Természetvédelmi Biológiai Konferencia (Eger, 2005)
•
Természetvédelmi Közlemények c. folyóirat
A biológiai sokféleség – avagy mit véd a természetvédelmi biológia? A biodiverzitás fogalma • megjelenési formák sokfélesége (állat, növény, gomba, mikroorganizmus) • hierarchikus biológiai szervezıdés sokfélesége (egyed feletti, egyedi, egyed alatti szervezıdési szintek)
„Bármilyen eredető élılények változatossága, 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 Sokféleségrıl)
A biodiverzitás szintjei
1.
Genetikai diverzitás – fajon vagy populáción belüli genetikai változatosság
2.
Taxondiverzitás – ~ fajdiverzitás, faj feletti és alatti taxonómiai egységek
3.
Ökológiai diverzitás – populációk tér-idıbeli mintázatainak, kölcsönhatásainak, ill. az általuk létrehozott struktúrák sokfélesége
A biodiverzitás szintjei
1. Genetikai diverzitás
Az öröklésért felelıs DNS molekulák sokféleségében jelentkezik. Létrejöhet 1.
Mutáció – az örökítı anyagban bekövetkezı öröklıdı információváltozás révén.
2.
Rekombináció – genom egyes szekvenciáinak kicserélıdése a DNS molekulán belül vagy homológ kromoszómák között, meglévı gének új kombinációjának kialakulása révén.
3.
Bevándorlás révén.
1. Genetikai diverzitás (folytatás)
A genetikai variabilitás elvesztése alapprobléma, mivel: •
A genetikai variabilitás tartalmazza az összes biológiai információt.
•
Feltétele a természetes szelekciónak, így az élılények alkalmazkodóképességének, megteremti az új fajok keletkezését eredményezı evolúciós változások alapjait.
•
Genetikai variabilitás és a rátermettség között pozitív kapcsolat van.
A genetikai diverzitás szintjei 1.
fajok közötti genetikai diverzitás
2.
fajon belüli = populációk közötti genetikai diverzitás (pl. Brassica oleracea - politipikus fajok)
3.
populáción belüli genetikai diverzitás – azonos lokuszon megjelenı eltérı allélok száma és gyakorisága
2. Taxondiverzitás
1.
Fajdiverzitás (fajgazdagság, elıforduló fajok száma) – a biodiverzitás leggyakoribb értelmezése.
2.
Faj feletti taxonómiai egységek (pl. családok, nemzetségek) diverzitása.
3.
Faj alatti taxonómiai egységek (pl. alfajok, változatok, formák) diverzitása.
3. Ökológiai diverzitás
1.
Közösséget felépítı populációk száma, tömegaránya.
2.
Komponensek tér-idıbeli mintázatainak funkcionális kapcsolataikban, kölcsönhatásaikban megjelenı sokfélesége. 2.1. Funkcionális diverzitás: fajkombinációk sokfélesége, táplálkozási szintek, guildek számának sokfélesége, mely növeli a társulások alkalmazkodó képességét, stabilitását.
3. Ökológiai diverzitás (folytatás) 2.2. Szerkezeti diverzitás: fizikai szerkezetre vonatkozik, a fajok, növekedési formák, korcsoportok, ill. ezek térbeli elrendezıdésének sokfélesége.
3. Ökológiai diverzitás (folytatás)
2.3. Ökoszisztéma diverzitás, vagy táji szintő diverzitás.
Skálafüggı:
1. egy társulásféleség szukcessziós állapotainak sokfélesége,
2. adott területen elıforduló társulások számából, mintázatából adódó sokféleség.
A diverzitás mérése 1. A genetikai diverzitás mérése 1. Izoenzim-vizsgálat, gélelektroforézis • Izoenzim: adott enzim eltérı aminosav sorrendő, de azonos hatású formái, egy lokuszon elıforduló különbözı allélek által kódolt enzimfehérjék. • A gélelektroforézis az izoenzimek elválasztásának technikája. • Alapja, hogy a molekulák egyenáramú erıtér hatására eltérı sebességgel vándorolnak a pólusok felé. • A futtatást gélen végzik, majd fixálják, festik.
1. A genetikai diverzitás mérése (folytatás)
1. A genetikai diverzitás mérése (folytatás)
2. DNS szekvenálás • Az ún. restrikciós enzimekkel hasítják a DNS molekulákat. • A szakaszok hosszában megmutatkozó polimorfizmus jól jellemzi a genotípust.
3. A DNS enzimatikus bontását követıen a keletkezett darabok elektroforetikus elválasztása (elızı kettı hibridje).
1. A genetikai diverzitás mérése (folytatás)
Genetikai változatosság kifejezése – indexek
• Polimorfizmus: A polimorf gének aránya adott populáción belül. Polimorf gén: a leggyakoribb allél gyakorisága kisebb, mint egy önkényesen megadott érték, ált. 95%. • Heterozigócia (heterozigótaság): heterozigóták aránya a teljes genomon, ill. populáción belül
2. A taxondiverzitás mérése • Fajszám • Diverzitás függvények a. Shannon-függvény: H = - ∑ pi logpi ahol pi az i-edik faj relatív gyakorisága, -logpi meglepıdöttség mértéke b. Simpson-függvény: D = 1 / ∑ pi2 c. Egyenletesség: J = H / log S ahol H a Shannon-diverzitás, S a fajszám, logS a diverzitás értéke maximális egyenletesség esetén.
2. A taxondiverzitás mérése (folytatás)
2. A taxondiverzitás mérése (folytatás) Diverzitás rendezések
3. Az ökológiai diverzitás mérése
• Kompozicionális diverzitás a térbeli mozaikosságból adódó sokféleséget jellemzi.
3. Az ökológiai diverzitás mérése (folytatás)
• Más tulajdonság (pl. ökológiai stratégia, szaporodásbiológiai jellemzı) alapján létrehozott csoportok számán és gyakoriság eloszlásán alapuló diverzitási függvények. • Élıhelyek diverzitása – élıhelyek száma. • Funkcionális ökológiai diverzitás – közösségen belül értelmezhetı kölcsönhatások sokfélesége (táplálékhálózat jellemzıi, mint pl. trofikus szintek száma, guildek száma, gazdagsága).
A fajok csoportosítása 1. Kulcsfajok • Csúcsragadozók • Repülı kutyák mint a trópusi fafajok megporzói • Ökoszisztéma-mérnök fajok 2. Ritka fajok 3. Domináns fajok 4. Közönséges fajok
Biodiverzitás-indikátorok I.
Kritériumok: 1.
Könnyő regisztrálhatóság
2.
Jól ismételhetıen regisztrálható, a megfigyelı személyétıl függetlenül
3.
Olcsóság
4.
Ökológiai szempontból értelmes, könnyen interpretálható adatokat szolgáltasson.
Biodiverzitás-indikátorok II.
Csoportosítás: • összetételi (kompozícionális) indikátorok (fajösszetétel, fajdiverzitás) • szerkezeti (strukturális) indikátorok (talajszerkezetre, vegetációstruktúrára jellemzı változó) • mőködési (funkcionális) indikátorok (produktivitás, anyagforgalom valamely jellemzıjét leíró változó)
Ideális indikátorfaj kritériumai 1.
egyértelmő taxonómiai státusz
2.
jól ismert biológiai és életmenet tulajdonság
3.
jól ismert környezeti tőrıképesség
4.
jól ismert válasz a környezet változásaira
5.
széles elterjedtség
6.
korlátozott mozgékonyság
7.
kis genetikai és ökológiai variabilitás
8.
jól észrevehetı populációs trendek
9.
specialista
10.
könnyen megtalálható és mérhetı
11.
más (politikai, társadalmi, gazdasági) értéket is hordoz
Zászlóshajófajok – Esernyıfajok
