2.6.2011
IZBRANI PRIMERI ŠTUDIJE BIOTSKE
RAZNOVRSTNOSTI GOZDNIH
EKOSISTEMOV NA GENSKI, VRSTNI IN
HABITATNI RAVNI
Case studies of forest ecosystem biodiversity assessment at
gene, species and habitat level
Tine Grebenc, Lado Kutnar, Gregor Božič, Miran Čas
Gozdarski inštitut Slovenije
Grožnje biotski raznovrstnosti
• Uničenje habitatov (vključno s fragmentacijo;
pogosto vezano na prekomerno naseljenost,
onesnaževanje, deforestacijo,…)
• Tujerodne in invazivne vrste
• Genetsko onesnaženje, hibridizacije, t.i. erozija
genov
• Prekomerno izkoriščanje naravnih virov
Biodiverziteta – biotska raznolikost
• Konvencija ZN o Biotski raznovrstnosti: variabilnost med
živimi organizmi iz vseh virov, vključno s kopenskimi,
morskimi in drugimi vodnimi ekosistemi in z ekološkimi
kompleksi, katerih deli so. Variabilnost vključuje ravni vrst,
medvrstne pestrosti in pestrost ekosistemov
• Stopnja variabilnosti življenjskih oblik v ekosistemu
• Skupek molekul, genov, vrst in ekosistemov
(Campbell, 2003)
• Mera stanja ekosistema
• Funkcija klime
Gozdovi v Sloveniji
• ena najbolj gozdnatih držav v
Evropi
• visoka stopnja pestrosti flore in
favne, kot posledica delovanja
različnih klimatskih vplivov,
reliefne in geološke pestrosti ter
ne nazadnje delovanja človeka
GIS, 2001
• Klimatske spremembe
Pomen gozdov za biotsko raznovrstnost na
ekosistemski, vrstni in genski ravni?
Pragozd Strmec. Foto: Lado KUTNAR
Bohinj s Pokljuke. Foto: Lado KUTNAR
Namen
• prikazati primere analiz biotske raznovrstnosti na nivoju
habitata, vrste in genov
• uporabiti podatke za prikaz stanja sestojev v luči
predvidenih klimatskih sprememb in človekovega
delovanja
• analizirati več dejavnikov, ki vplivajo na biotsko
raznovrstnost gozdnih ekosistemov in posledično vplivajo
na funkcije gozda
• pridobiti izhodišča, modele in protokole dela za
sonaraven in trajnostni razvoj gozdne krajine
Raznovrstnost habitatnih tipov in vegetacije
Cilji:
• vrednotenje raznolikosti rastlinskih vrst, vegetacije in gozdnih habitatnih tipov
• analiza sprememb »avtohtone« biodiverzitete
• evidentiranje degradacijskih vplivov na rastlinsko vrstno sestavo ter na habitatne
tipe
Habitatni tip gozda / tveganje
Podnebne spremembe
Fragmentacija
Onesnaženje
Invazivne vrste
Prekomerno izkoriščanje
Gozdni požari
9110
91K0
91L0
91E0
**
*
**
**
**
*
**
*
*
*
*
*
***
**
**
**
**
**
***
***
***
***
**
*
Ocena potencialnih tveganj za obstoj izbranih
gozdnih habitatnih tipov
visoko tveganje - ***, srednje tveganje - **, nizko tveganje - *
Habitatni tipi:
91K0 - Ilirski bukovi gozdovi
9110 - Srednjeevropski kisloljubni bukovi gozdovi
91L0 - Ilirski hrastovo-belogabrovi gozdovi,
91E0* - Obrečna vrbovja, jelševja in jesenovja
KUTNAR et al., 2011. Šumarski list , v tisku
91K0
9110
91L0
91E0*
vse foto L. KUTNAR
1
2.6.2011
Habitatni tip / Habitat type
Število združb / No. of communities
Indikatorska vrednost parametrov (v %) po
treh habitatnih tipih:
91K0 -Ilirski bukovi gozdovi,
9110 - Srednjeevropski kisloljubni bukovi
91L0 - Ilirski hrastovo-belogabrovi gozdovi
Ocene habitatnih tipov so
pomembne z vidika spremljanja in
vzdrževanja ugodnega
ohranitvenega stanja in trajnostnega
obstoja gozdov.
Alpsko območje / Alpine area
Dinarsko območje / Dinaric area
Submediteransko ob. / Submediterranean a.
Subpanonsko območje / Subpannonian a.
Preddinarsko območje / Predinaric a.
Predalpsko območje / Prealpine a.
Višinski pas / Height belt 1 (0-500 m n.v.)
Višinski pas / Height belt 2 (501-1000 m
n.v.)
Višinski
pas 3 / Height belt (1001-1500 m n.v.)
Karbonatne kamnine / Carbonate rock base
Nekarbonatne kamnine / Non-carbonate r.
Mešane
kamnine / Mixed rock base
b.
Abies alba
Acer campestre
Acer obtusatum
Acer platanoides
Acer pseudolatanus
Carpinus betulus
Castanea sativa
Fagus sylvatica
Fraxinus excelsior
Fraxinus ornus
Laburnum alpinum
Larix decidua
Ostrya carpinifolia
Picea abies
Pinus sylvestris
Prunus avium
Quercus cerris
Quercus petraea
Quercus pubescens
Quercus robur
Robinia pseudacaccia
Sorbus aria
Sorbus aucuparia
Sorbus torminalis
Tilia sp.
Ulmus glabra
91K0
23
9110
6
91L0
5
%
%
%
p*
5
18
3
3
8
12
1
20
39
52
1
3
28
1
4
9
20
2
0
50
4
22
9
22
18
29
1
0
3
1
0
0
0
17
0
4
0
17
50
0
6
0
21
24
2
51
0
0
67
24
14
0
0
0
27
0
36
50
0
0
0
0
0
59
59
0
0
25
0
0
0
0
63
0
0
0
0
8
8
14
13
4
80
0
0
36
11
53
0
72
0
0
0
88
6
0
0
0
0
0
8
0
0
76
14
56
20
20
20
0
0
0
20
0
*
/
/
/
/
/
***
*
/
***
***
*
/
**
/
/
/
***
*
***
/
/
/
/
/
***
**
***
/
**
/
/
/
/
**
/
/
/
Pestrost ektomikoriznih gliv na vrstnem nivoju
Cilj: Z geografsko široko zastavljenim vzorčenjem ugotavljati
znotraj vrstno pestrost med populacijami ektomikoriznih gliv
96 99 Tuber vrsta 1, genotip 1 (Slovenija, UK)
Tuber vrsta 1, genotip 2 (Slovenija, Srbija)
82 98
90
90
98
Tuber vrsta 2, genotip 1 (Španija, Francija)
99
Tuber vrsta 2, genotip 2 (Slovenija)
Tuber vrsta 2, genotip 4 (Slovenija, Hrvaška, Srbija)
99
Tuber vrsta 2, genotip 5 (Slovenija)
92
Tuber malençonii (Španija, Portugalska)
99
Tuber aestivum (Slovenija, Madžarska, Fr., Šp.
99
Tuber mesentericum (Slovenija, Italija)
99
99
99
99
Tuber magnatum (Slovenija, Hrvaška, Italija, Srbija)
0.1
Grebenc in sod., 2010
Delne populacijske gostote (ptic/km2) in prostorska ogroženost divjega petelina
(Tetrao urogallus L.) v lovsko upravnih območjih Slovenije l. 1998
Analizirati gensko pestrost
in izvor stabilnih ter
ogroženost ločenih populacij
•
Postaviti usmeritve za
prilagojeno sonaravno
gospodarjenje s habitati in
populacijami prostoživečih
živali za ohranitev genetske
povezanosti in viabilnosti
populacij - primer divjega
petelina (Tetrao urogallus)
Vrste z nizko
znotraj vrstno
variabilnostjo
in široko
razširjenostjo
Tuber rufum (zunanja skupina)
Metode ugotavljanja pestrosti na genskem nivoju –
divji petelin
•
Variabilne in
geografsko
diferencirane vrste
Tuber vrsta 2, genotip 3 (Slovenija, Italija)
• Genetske analize DNK
divjega petelina v
Sloveniji so pokazale
visoko pestrost
LEGENDA:
opuščeno
propadajoče
rahlo aktivno
srednje aktivno
aktivno
močno aktivno
optimalno aktivno
meje LD in GL
• Genetska pestrost je
višja v alpskem, kakor v
bolj listnatem in
fragmentiranem
dinarskem habitatu, kar
potrjujejo zadnje
raziskave (Bajc, Čas et al. 2011)
izdelal: Gozdarski inštitut Slovenije, 1999
avtorji: M. ČAS, A. KRALJ, I. TAVČAR
• Optimalna distribucija divjega petelina je vezana na habitatne strukture
odraslih in starih mešanih iglastih gozdov v visokogorski gozdni krajini s
pašniki in borovničevjem
• Habitat obsega 90% alpske in 10% dinarske gozdne krajine, populaciji sta
ločeni
• Najvišja gostota divjega petelina je v alpskem gozdu na severu Slovenije z
20-40 pticami na 10 km2.
• Po letu 1960 velikost populacije divjega petelina v Sloveniji trajno upada,
vrsta je ogrožena zlasti zaradi krčenja in fragmentacije habitata starih
iglastih gozdov in nemira ter povečane gostote plenilcev
Več informacij je na voljo na postru:
Bajc, Čas in sodelavci:
IZBRANI
PRIMERI
GENETSKIH
ANALIZ
PROSTOŽIVEČIH GOZDNIH ŽIVALI V SLOVENIJI
Marko BAJC, Miran ČAS, Tine
GREBENC, Hojka KRAIGHER
Slika 1. Genetske analize
lahko pripomorejo k razvoju
ukrepov
za
trajnostno
upravljanje s populacijami in
habitati ogroženega divjega
petelina (Tetrao urogallus L.)
(foto: Peter Čadež)
• V Sloveniji je divji petelin zavarovan kot ogrožena živalska od leta 1993
(Ur.l. RS 1993/57).
Metode ugotavljanja pestrosti na genskem nivoju –
črni topol v submediteranu
•
•
Primer geografsko ozke analize
genske pestrosti na primeru
črnega topola, z analizo
mikrosatelitov
•
Vsi analizirani lokusi so visoko
polimorfni (preglednica).
Kljub ozki geografski razširjenosti
analiziranih vzorcev smo lahko značilno
potrdili ugodno stanje populacij, z
izbrano metodo analize genske
pestrosti.
Trenutna genetska struktura zrelih
dreves črnega topola zagotavlja
ohranitev genskih virov avtohtonega
črnega topola na njegovih rastiščih v
povodju submediteranskih rek
Lokus
N
Na
Ne
Slika 2. Habitatne krpe alpsko-SZ
dinarske in JV dinarske populacije
divjega petelina (Tetrao urogallus L.)
v Sloveniji – stanje ob popisu v
zadnjih desetletjih 20. stoletja (Čas,
2006) (zgoraj) in ugotovljeni haplotipi
kontrolne regije mtDNK v celotni
analizirani alpsko-SZ dinarski (levo
spodaj) in JV dinarski (desno spodaj)
populaciji
Ho
He
F
WPMS16
18
7
4,291
0,944
0,767
-0,231
WPMS20
18
5
4,291
0,833
0,767
-0,087
WPMS14
18
7
4,127
0,778
0,758
-0,026
PMGC14
18
7
2,906
0,722
0,656
-0,101
WPMS09
17
8
6,021
0,765
0,834
0,083
WPMS18
18
7
2,817
0,611
0,645
0,053
17,833
6,833
4,076
0,776
0,738
-0,052
0,167
0,401
0,477
0,045
0,030
0,047
Srednja
vrednost
Standardna
napaka(SE)
Pomembno nevarnost za preživetje vrste predstavlja predvsem spreminjanje in
uničevanje za črni topol primernih habitatov vzdolž rek, potokov, ter kraških ravnic,
ki jih zaznamuje okolje s specifičnimi in dinamičnimi rastiščnimi razmerami.
Foto: Gregor Božič
2
2.6.2011
Sklepi
• Prikazali smo primere analiz biotske raznovrstnosti na
nivoju habitata, vrste in genov. Vsak nivo ima specifične
pristope in interpretacije rezultatov.
• Vse nivoje analiz lahko uporabljamo za ocene biotske
pestrosti
• Ocene izbranih habitatov ali objektov kažejo na relativno
visoko raznovrstnost ter izpostavljajo nekatere kritične
skupine organizmov
Zahvale
• Organizacijskem odboru srečanja „Gozd in les: Za ljudi in
naravo“, za vabilo k predstavitvi dela in prikazu primerov
študije biotske raznovrstnosti v gozdnih ekosistemih
• Raziskovalno delo in pripravo predstavitve sta sofinancirala
Programska skupina P4-0107 (Gozdna biologija, ekologija in
tehnologija) ter projekt CRP V4-0492
• Ocene pestrosti na habitatnem in vrstnem nivoju pretežno
temeljijo na splošno razširjenem (morfološkem) konceptu
vrste, genetski pristopi zahtevajo uporabo filogenetskega
koncepta vrste (posledice!)
3