Caput Biodiversiteit

1. Caput Biodiversiteit Introducties en Herintroducties: Mag het wel of mag het niet, en hoe doen we het veilig?

2. mollusken crustacea insecten vertebraten vissen amfibieën reptielen vogels zoogdieren totaal gymnospermen dicotylen monocotyl palmen totaal 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 % uitgestorven % uitgestorven soorten wereldwijd

3. mollusken crustacea insecten vertebraten vissen amfibieën reptielen vogels zoogdieren totaal gymnospermen dicotylen monocotyl palmen totaal 0 5 10 15 20 25 30 35 % bedreigd % bedreigde soorten wereldwijd

4. Huidige extinctiesnelheden wereldwijd • totaal aantal soorten: 3-30 miljoen “normale” uitsterfsnelheid: 3-30 soorten / jaar • huidige uitsterfsnelheid (schatting tropisch regenwoud): 27000 /jaar  Waarom / waardoor zijn die extincties tegenwoordig zo hoog?

5. Wat is belangrijk voor Biodiversiteit? • genetische diversiteit • Soortsdiversiteit • diversiteit in habitat-/ ecosysteemtypen

6. Genetische diversiteit genetische diversiteit binnen 1 soort... Brassica oleracea (Kool)

7. Biodiversiteit gaat omlaag als soorten uitsterven • Wanneer en waarom sterven soorten uit? • Hoe zie je wanneer soorten gevoelig zijn voor uitsterven? • Hoe kan je soorten beschermen? • Hoe kan je soorten ‘terugkrijgen’? Bescherming van Biodiversiteit = bescherming van soortsdiversiteit

8. Uitsterven van soorten: Early warnings • Genetische diversiteit: een soort heeft een genenpool, verlies van genen (genetische variatie) maakt een soort gevoeliger voor uitsterven • Soortsdiversiteit: een soort is opgebouwd uit populaties, als veel deelpopulaties verloren gaan wordt een soort gevoeliger voor uitsterven • Diversiteit in habitat: een soort heeft een habitat, als habitat verloren gaat wordt een soort gevoeliger voor uitsterven of sterft de soort deels uit

9. Belangrijkste oorzaken huidige extinctiesnelheden • Habitatverlies • Vervuiling • Verzuring, Vermesting (zure regen / atmosferische depositie) • Verdroging • Versnippering (fragmentatie)

10. Habitat-verlies

11. Habitat-verlies

14. Vervuiling

15. Zure regen / Atmosferische depositie

16. Habitatfragmentatie: Natuurgebieden als eilanden

17. Veel soorten zijn achteruit gegaan: Uitgestorven, of bedreigd met uitsterven  Populaties zijn kleiner geworden, gefragmenteerd en geisoleerd Demografische effecten: Verhoogde uitsterfkans, verminderde (her)kolonisatie Genetische effecten: Meer kans op inteelt, toenemende genetische erosie en verminderde fitness Resulterend in: ‘The extinction vortex’ (het begin van het einde...)

18. The extinction vortex

19. Soortenrijkdom versus Habitatverlies en Habitatfragmentatie phytophages parasitoids (Tscharntke et al 2000)

20. 100 Ne=500 Heterozygositeit 50 Ne=50 0 200 400 aantal generaties Door habitatverlies en habitatfragmentatie kunnen populaties kleiner worden kleinere populaties hebben een groter risico op genetische verarming

21. Individuen met een lage genetische variatie hebben doorgaans een lagere fitness Seed production 85 75 65 55 45 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Inbreeding coefficient (F ) IS

22. Hypochaeris radicata a 0.8 a 0.7 b b 0.6 (m/s) Terminal velocity 0.5 0.4 0.3 0.2 SELF1 SELF2 OUT1 OUT2 Crossing type Inteelt beïnvloedt de verspreidingscapaciteit

23. The extinction vortex Het begin van het einde....?

24. Herstelmaatregelen!  Introductie Introductie is een maatregel gericht op het herstellen van de biodiveristeit Kan introductie een maatregel zijn om uitsterven te voorkomen?

25. Introductie maatregelen in Herstelbeheer • Introductie • Herintroductie • Transplantatie / translocatie • Populatie aanvullen / vergroten • Genetische verrijking (genetic re-enforcement) • Etc.

26. Introductie: het opzettelijk of per ongeluk vrijlaten van organismen in het wild, door de mens, in gebieden waar de soort of ras niet inheems is Herintroductie: het opzettelijk of per ongeluk vrijlaten van organismen in het wild, door de mens, in gebieden waar de soort of ras uitgestorven is (en dus inheems) Genetische verrijking  Genetic re-enforcement: het door de mens opzettelijk of per ongeluk verrijken van genetisch ge-erodeerde populaties door ‘nieuw’ genetische materiaal te introduceren  Introductie

27. 2. Verlagen van uitsterfkansen / verhogen van fitness in bedreigde populaties Toename van populatiegrootte Genetische verrijking Creëren van corridors, stepping-stone populaties, versterking van metapopulatie struktuur, bevorderen dispersie Introductie: Positieve effecten 1. Toename in biodiversiteit Creëren van nieuwe populaties Herintroduceren van inheemse soorten in natuurherstel/ontwikkelings projecten

28. 3. Introductie van keystone soorten (hoeksteen soorten) Introductie van keystone soorten kan gehele communities bevorderen (bijv. Bever creëert habitat voor watervogels, refugia voor invertebraten; bestuivers komen plantenpopulaties ten goede; etc.) 4. Economische en milieu belangen Introductie kan worden gesteund door economische en milieu belangen (bijv. Bever kan waterhuishouding verbeteren, grondwaterstanden stabiliseren, kans op overstromingen verminderen, en is goed voor toerisme)

29. Introductie: Negatieve effecten 0. Ethisch Floravervalsing, beïnvloeden van natuurwaarde 1. Concurrentie geintroduceerde soorten kunnen concurreren met inheemse soorten 2. Herbivorie geintroduceerde herbivoren kunnen direct plantpopulaties beschadigen door begrazing, vertrappingen enz., en zodoende indirect het systeem veranderen 3. Predatie Geintroduceerde soorten kunnen op inheemse soorten jagen, of juist als prooi dienen, en hiermee ecosystemen verstoren

30. 4. Parasieten / pathogenen Geintroduceerde soorten kunnen parsieten of pathogenen zijn voor inheemse soorten 5. Verandering in habitat of ecosysteem Veranderingen in waterhuishouding, maairegimes, vegetatiestruktuur etc. kunnen het habitat ongeschikt maken voor andere soorten 6. GENETISCHE EFFECTEN Door hybridisatie van geintroduceerde individuen met inheemse soorten, of met de oorsrponkelijke populatie Zowel geintroduceerde als natuurlijke populaties kunnen negatief beinvloed worden (outbreeding depression) moeilijk om genetische risico’s in te schatten

31. Introductie: ‘Bezint eer gij begint !’ Waardoor gaat de populatie achteruit Risico inschatting Inschatting van kans op succes Waar en onder welke omstandigheden (habitat / bodemcondities)? Welk bronmateriaal (lokaal, niet-lokaal, grote of kleine populaties, veel of weinig populaties? Wanneer (als de soort is uitgestorven of als het slecht gaat, en dan hoe slecht)? Etc.

32. Introductions Bron materiaal: -gevangenschap of natuurlijke populaties ? • Lokaal of niet-lokaal? • Grote of kleine populaties? • Eén populatie of meerdere populaties?

33. Bronmateriaal Introductie: gevangenschap of natuurlijke populaties? Wolf et al. (1996): ~65% (gebaseerd op introducties van zowel natuurlijke populaties als populaties uit gevangenschap) Beck et al. (1994): ~11% !! (uitsluitend gebaseerd op introducties van populaties uit gevangenschap...) Mean Success: 65 %

34. Arabian oryx (Mongolia) Przewalski’s horse (Mongolia) California condor (North America) Black-footed ferret (North America) Mauna Kea silversword (Hawaii) Introducties van populaties uit gevangenschap

35. Problemen met populaties uit gevangenschap • Gedrags problemen (sociaal, leerproces, etc.) • Genetische problemen ! • Inteelt • Genetische erosie • Accumulatie van schadelijke mutaties • Aanpassing aan gevangenschap • Selectiedruk in gevangenschap is geheel anders dan in natuurlijke situaties *animals: lose of instincts and behavioural and social skills: no need of hunting, no predators, diseases and pests are mostly controlled, etc. *plants: adaptation to environmental conditions: soil type, weather, mowing regimes, etc.

36. Aanpassing aan gevangenschap: hoe te minimaliseren • Tijd en aantal generaties in gevangenschap minimaliseren • Selectiedruk minimaliseren (milieu in gevangenschap zo gelijk mogelijk mogelijk aan natuurlijke situaties) • Minimaliseren van bloedverwantschap • Populaties in gevangenschap zo klein mogelijk houden • Maximaliseren van immigranten • Maximaliseren van generatie tijd

37. Populaties in gevangenschap: één grote of meerdere kleintjes ? Inteelt, genetische erosie, accumulatie van mutaties enz. in kleine populaties >> grote populaties MAAR, genetische aanpassing aan gevangenschap in grote populaties >> kleine populaties Aanpassing aan gevangenschap is desastreus !!

38. Populaties in gevangenschap: één grote of meerdere kleintjes ? Small populations with occasional exchanges of individuals show reduced genetic adaptation to captivity and retain more overall genetic diversity than a single large population of the same size

39. Problemen met natuurlijke populaties • Genetische problemen! -Inteelt • Genetische erosie • Accumulatie van schadelijke mutaties • Aanpassing  lokale aanpassing *in animals: presence of host/food-plants (e.g. butterflies), mutualistic interactions etc. *in plants: adaptation to environmental conditions: soil type, climatic controls, mowing regimes, etc. Efecten van lokale aanpassing kunnen een grote rol spelen in planten

40. Gentiana pneumonanthe Succisa pratensis Lotus scoparius Nasella pulchra (purple needlegrass) Introducties met natuurlijke populaties: lokale aanpassing Lokale populaties hebben een hogere fitness dan niet-lokale populaties

41. co-adapted gene complexes individuals are locally adapted hybrid breakdowm maladapted progeny Genetische risico’s : Outbreeding depression Outbreeding depression: verminderde nakomelingen fitness • Wanneer kan outbreeding depression optreden? • Kruising tussen verschillende sub-soorten • Kruising tussen lokaal aangepaste populaties: de hybride nakomelingen verliezen de lokale aanpassing • ‘co-adapted gene complexes’: wanneer een bepaalde allel-combinatie optreedt die schadelijk is

42. Hoe erg is outbreeding depression? • Natuurlijke selectie: de sterkste individuen zullen overblijven • Geldt alleen bij voldoende grote genen pool..... Is het mogelijk om zo’n grote genenpool te introduceren? Is het realistisch? Outbreeding depression: Lokale aanpassing en beperkte dispersie (gene flow) vergroten het risico op outbreeding depression Outbreeding depression wordt vaker waargenomen bij planten dan bij dieren (ivm lokale aanpassing?)

44. Herintroductie: een Case Sudy Hoe zit het nu met de Nederlandse (planten) soorten ?

45. study site S.pratensis C.jacea C.dissectum Habitat fragmentatie in Nederland Kwantificering van geschikt habitat voor de soorten Centaurea jacea, Cirsium dissectum en Succisa pratensis, aanwezig in de Achterhoek (AH) (Soons, 2003)

46. S.pratensis C.jacea C.dissectum Habitat fragmentatie !!! 1900 1950 2000 (Soons, 2003)

47. In Nederland groot verlies van Habitat • Populaties zijn geïsoleerd • Populaties worden kleiner • Inteelt? • Genetische extinctie vortex?

48. habitat quality population size genetic variation isolatie + / - plant performance Succisa pratensis

49. Model soort: Succisa pratensis • herbaceous, long lived perennial • iteroparous, hermaphroditic • mainly insect pollinated • nutrient poor grasslands, heathlands, unfertilised hay meadows • in the Netherlands it’s distribution area decreased with 75% since 1935 !!!

50. The Netherlands 100 km Succisa pratensis • Succisa pratensis: • screening van 17 populaties door Nederland • populatie grootte • bodemcondities • genetische variatie • plant performance/ fitness