Nauki o zachowaniu zwierząt w ochronie przyrody

Etologia wybrane zagadnienia

Wykład 5

Czy wiedza o zachowaniu się zwierząt może przydać się w ochronie przyrody??

• Biologia ochrony przyrody (biologia konserwatorska) łączy w sobie elementy innych nauk:

• Genetyki

• Ekologii

• Biologii populacyjnej

Czym zajmują się obie nauki?

• Biologia konserwatorska zajmuje się głównie populacjami

• Etologia i nauki pokrewne badają zachowanie indywidualnych osobników

• Wydaje się że między tymi dwoma dziedzinami istnieje niewielki związek

Czym jest tzw. etologia konserwatorska?

• Nauka zajmująca się badaniem sposobów w jaki proksymalne i ultymatywne aspekty zachowania zwierząt mogą być cenne w zapobieganiu utraty bioróżnorodności

Pytania proksymalne i ultymatywne

• Proksymalne – w jaki sposób zwierzę jest w stanie wykonać daną czynność (w sensie układu sensorycznego, hormonalnego) jednakże wiemy że zdolność do uczenia się modyfikuje zachowanie osobnika, musimy więc włączyć uczenie się do pytań proksymalnych

• Ultymatywne – w jaki sposób dobór naturalny faworyzował i utrwalił dane wzorce zachowań

Cztery pytania Nico Tinbergena

• Jakie mechanizmy powodują dane zachowanie?

• W jaki sposób zachowanie powstało?

• Jaką wartość przystosowawczą ma dane zachowanie?

• W jaki sposób wyewoluowało?

Cztery perspektywy badania zachowania

Dlaczego kierowcy zatrzymują się na czerwonym świetle?

• Możemy spróbować wytłumaczyć sobie ten hipotetyczny problem badawczy wykorzystując pytania Nico Tinbergena

1. Pytanie o mechanizmy

• Jak kierowcy percepują czerwone światło?

• Jak bodziec przekazywany jest do układu nerwowego?

• Jak układ nerwowy przekazuje tę informację do mięśni, które zaangażowane są w naciskanie hamulca?

• Czy stężenie hormonów wpływa na latencję od zadziałania bodźca do wciśnięcia hamulca?

2. Ontogeneza

• Jak ludzie uczą się, że widząc czerwone światło należy się zatrzymać?

• Jak rozwój osobniczy wpływa na zdolność uczenia się? (Np. Statystyki mówią że największy odsetek kierowców nie przestrzegających reguły czerwonego światła to nastolatkowie i osoby podeszłe wiekiem)

3. Funkcja

• Czy zatrzymywanie się na czerwonym świetle pozwala kierowcom żyć dłużej i efektywniej się rozmnażać? (Np. koszty płacenia mandatów mogą mieć wpływ na dostosowanie)

• Dlaczego niektóre osobniki są bardziej skłonne do kooperacji z innymi kierowcami?

4. Filogeneza

• Jak odpowiedź na czerwone światło zmieniała się w historii ruchu ulicznego?

• Jak różne populacje wynalazły niezależnie od siebie sposoby na bezpieczne rozwiązania skrzyżowań drogowych?

• Porównując ludzi z innymi gatunkami możemy zadać pytanie dlaczego kolor czerwony wyewoluował jako sygnał ostrzegawczy?

Na podstawie pytań Tinbergena rozwiązano problem morświnów

• Morświny cierpiały z powodu wysokiej śmiertelności po przypadkowym schwytaniu w sieci na ryby

• Morświny pojawiały się w pobliżu sieci, zachęcone możliwością łatwego schwytania ryb

• Sieci wykonane z grubszego materiału (bardziej zauważalnego dla systemu echolokacji morświnów) spowodowały zmniejszenie liczby przypadkowych schwytań

• Po dodaniu sygnałów dźwiękowych odstraszających morświny, zauważono że unikają one terenów z sieciami – awersyjna reakcja na sygnał dźwiękowy

Początki zastosowania etologii w biologii konserwacji

• W latach 80-tych i 90-tych instytucje zajmujące się rozmnażaniem zwierząt w niewoli dostrzegły potrzebę monitorowania zachowania zwierząt wypuszczanych na wolność.

• W latach 90-tych badacze postanowili zastosować tę wiedzę w celu ochrony przyrody

Systemy kojarzenia

• Jako ilustracja: systemy kojarzenia i wybór partnera miały wkład w biologię konserwatorską, ponieważ mają one wpływ na efektywną wielkość populacji N_e

Co to jest efektywna wielkość populacji?

Północny słoń morski

• System kojarzenia północnego słonia morskiego to poligynia. Jeden samiec (właściciel haremu) kojarzy się z większością samic.

• Jeśli w populacji mamy 100 samców i 100 samic, z czego rozmnażają się wszystkie samice i 3 samce to po podstawieniu do wzoru otrzymamy

• N_e = 4 * 3 * 100 / 3 + 100 = 1200 / 103 = 11,65

Inne systemy kojarzenia

• W przypadku promiskuityzmu Ne będzie wyższe niż w przypadku monogamii, gdyż bardziej liczna płeć, będzie miała większy udział w rozrodzie.

• Tak więc znajomość systemów kojarzenia może mieć duży wpływ na ochronę populacji. Możemy dzięki niej łatwiej oszacować z ilu osobników musi składać się populacja, aby nie dopuścić do szkodliwych skutków wyczerpania zmienności genetycznej

Wybór partnera

• Samice są często wybiórcze i zwykle nie dopuszczają do kojarzenia z partnerem, który nie spełnia określonych wymagań.

• Jeśli jakiś czynnik środowiskowy doprowadza do obniżenia jakości samców poniżej akceptowalnej przez samice, będzie to prowadziło do zmniejszenia frakcji „akceptowalnych” samców co będzie prowadzić do obniżenia N_e a w efekcie może doprowadzić do ekstynkcji populacji

Systemy rozrodcze

• Na przykład usunięcie z populacji pewnej klasy wiekowej może doprowadzić do zmniejszenia przyrostu populacji

• U pewnych gatunków występuje dzieciobójstwo (na przykład u lwów). Usunięcie pewnej liczby samców doprowadzi do przejmowania haremów po wyrugowanych lub nieżyjących samcach, co obniży wzrost populacji

Zachowania antydrapieżnicze

• Czy zwierzętom wychowanym w niewoli brakuje doświadczenia potrzebnego do prawidłowej reakcji na drapieżnika?

• Czy w przypadku inwazyjnych drapieżników rodzima fauna będzie również doświadczać spadku przyrostu naturalnego?

Walabia Bennetta

• Zwierzęta wychowywane w niewoli były uczone rozpoznawania nowych drapieżników

Reintrodukcja dużych drapieżników

• Działanie, które przywraca równowagę w ekosystemie

• Środowiska myśliwskie obawiają się jednak zbytniego przerzedzenia fauny roślinożerców, które mogły zatracić już instynkt ucieczki przed nieznanymi zwierzętami

• Jednak badania wykazały, że w czasie jednego pokolenia zwierzęta odzyskują normalne, antydrapieżnicze zachowania

Praktyczne zagadnienia w których zachowanie zwierząt może mieć znaczenie

1. Odpowiedź na działalność człowieka

• Na przykład zanieczyszczenie środowiska światłem i hałasem może mieć duży wpływ na zachowanie zwierząt

• W Holandii zanotowano że częstotliwości śpiewu sikory modrej podwyższają się wraz z natężeniem ruchu ulicznego

• Podobnie orki u wybrzeży stanu Waszyngton wydłużają czas trwania pieśni w obecności łodzi motorowych

• Zwierzęta starają się przezwyciężyć wpływy antropogeniczne i dostosowują do nich swoje zachowanie

2. Odpowiedź na zmiany siedliska

• Urbanizacja i fragmentacja siedlisk może powodować zmiany w zachowaniu zwierząt

• Terytoria rysi i kojotów w górach Santa Monica są większe w środowiskach zurbanizowanych

• Samce częściej niż samice wkraczają na tereny miejskie

• Niemniej jednak nie zanotowano różnic w śmiertelności między terenami naturalnymi a miejskimi

3. Używanie korytarzy ekologicznych

• Ponieważ fragmentacja siedlisk jest bardzo szeroko zakrojonym zjawiskiem, wiele badań skupia się na zrozumieniu postrzegania przez zwierzęta oraz używaniu przez nie fragmentów siedlisk, które ułatwiają migracje

• Małże (Mercenaria mercenaria) występują w mniejszych liczebnościach na śródlądowych rafach połączonych z wodą słoną korytarzami porośniętymi glonami, ponieważ drapieżne kraby przemieszczają się wzdłuż tych korytarzy niezauważane i nie wychwytywane przez ptaki

• W innych badaniach śledzono przemieszczanie się ptaków (Siala sialis) po tym jak żerowały na nasionach krzewu borion (Myrica cerifera)

• Krawędzie eksperymentalnych korytarzy wyznaczały trasy lotu pomiędzy fragmentami roślinności, a zaproponowany model zgadzał się dobrze z wynikami eksperymentu w którym zbierano nasiona z ptasich odchodów

• Wyniki doświadczenia pokazują że korytarze ekologiczne dobrze wpływają na regenerację roślinności a co za tym idzie na integralność siedliska

4. Unikanie dróg

• Autostrady często fragmentują siedliska

• Słynne ze swoich rozmiarów (50 m szerokości) przejście zbudowane nad autostradą transkanadyjską wraz z przejściami podziemnymi (12 m szerokości)

• Jeleń, sarna, grizzly i wilki preferowały przejście podziemne, natomiast kuguar i baribal całkowicie unikały przejść

• Badania takie pozwalają na najlepsze zarządzanie populacjami w których przepływ genów jest utrudniony

5. Planowanie rezerwatów

• W rezerwatach z wyraźnie zaznaczonymi granicami ich efektywność jest ściśle związana z migracjami gatunków wewnątrz nich

• Duże drapieżniki cierpią z powodu wysokiej śmiertelności spowodowanej przez człowieka, kiedy opuszczą granice obszarów chronionych

• Krytyczna wielkość rezerwatu jest wymagana jeśli chce się utrzymywać populacje dużych drapieżników

• Krytyczna wielkość rezerwatu jest ściśle skorelowana z wielkością terytorium samicy – po wzięciu poprawki na wielkość populacji

• Dlatego monitorowanie obszarów terytoriów jest krytycznym czynnikiem przy planowaniu tworzenia nowych obszarów chronionych

6. Odpowiedź na eksploatację

• W niektórych populacjach, które są eksploatowane zachowania rozrodcze osobników mogą być zaburzone.

• Badano populacje zagrożonego suhaka (Saiga tatarica) w Rosji, w czasie kiedy populacja cierpiała z powodu 95% spadku liczebności, który został zainicjowany przez polowania

• Z biegiem upływu czasu proporcja młodych i płodnych samic spadła

• Kiedy stosunek płci samców do samic osiągnął 1:36 wiele samic nie rozmnażało się – powodem był brak obrony haremów co spowodowało, że dominujące samice agresywnie broniły samicom podporządkowanym dostępu do samca.

• Wyniki tych badań wskazują, że wyeliminowanie z populacji większości samców doprowadza populację do wyginięcia

• Wyniki nie mogą być ekstrapolowane na inne gatunki o innych systemach rozrodczych

7. Rozmnażanie zwierząt w niewoli

• Badanie zachowania w warunkach niewoli może mieć również znaczenie dla wiedzy o zachowaniu w naturze

• Np. korelacja między wielkością terytorium a śmiertelnością noworodków w niewoli

• Na przykład niedźwiedzie polarne, które mają bardzo duże terytoria cierpią z powodu dużej śmiertelności w niewoli

Teoria alokacji może być pomocna dla wychowu zwierząt w niewoli

• Kakapo (gatunek papugi) przetrzymywane w niewoli i obficie karmione wydawały na świat zdecydowanie więcej męskiego potomstwa – co przewiduje teoria, dla gatunków gdzie konkurencja o partnerkę między samcami jest bardzo silna

• Dopiero zredukowanie jakości pokarmu do poziomu gdzie samice wciąż składały jaja, ale wydawały potomstwo obu płci, podwyższyło żywotność populacji przetrzymywanej w niewoli

W niewoli często działają inne siły doboru naturalnego

• Presja selekcyjna działa na te zachowania które zwiększają dostosowanie w niewoli, ale niekoniecznie będą korzystne w warunkach naturalnych

• Np. niewola doprowadziła do wzrostu agresywnych zachowań u Ameki wspaniałej (Ameca splendens)

• Etologowie pomagali w tym przypadku w projektowaniu akwariów w taki sposób aby osobniki przebywające w nich żerowały, zamiast wykazywać agresywne zachowania

• Informacje takie mogą być ważne dla instytucji zajmujących się hodowlą gatunków dzikich w niewoli – inwestycje finansowe w hodowlę i rozród mogą przynosić niewielkie korzyści

8. Reintrodukcja i odnowa siedlisk

• Wiele projektów związanych z przywracaniem gatunków do naturalnych siedlisk wymaga szczegółowej wiedzy behawioralnej

• Kondor kalifornijski (Gymnogyps californianus) w niewoli pisklęta były karmione rękawicą w kształcie głowy kondora, aby nie wpojono im wizerunku człowieka i aby po wypuszczaniu nie zbliżały się do ludzi

Żurawie krzykliwe

• (Grus americana) – były hodowane przez zamaskowanych ludzi, którzy prowadzili je na żerowiska i naśladowali ich odgłosy ostrzegawcze w przypadku niebezpieczeństwa

• Zachowanie naturalnego zachowania i zapobiegnięcie habituacji do człowieka ułatwiło reintrodukcję do naturalnego siedliska

Pieski preriowe

• Translokacje i reintrodukcje piesków preriowych są bardziej skuteczne jeśli przesiedla się całe rodziny, niż gdy kilka osobników z różnych rodzin

• Rodzina jest silnie związaną grupą społeczną, cierpi mniejszą presję drapieżników i przeżywalność ich jest wyższa

• Pomimo wyższego kosztu odławiania całych rodzin przesiedlanie rodzin i tak było bardziej efektywne

9. Monitoring

• Monitoring jest podstawą ochrony przyrody

• Zachowanie może być niezwykle pomocne w monitoringu

• Np. indywidualne różnice w śpiewie derkaczy (Crex crex) mogą być używane do szacowania wielkości populacji, co byłoby niemożliwe w przypadku tych trudnych do zaobserwowania ptaków

Podsumowanie

• Postęp w naukach behawioralnych jest pomocny w rozwiązywaniu problemów ochrony gatunków

• Zagadnienia teoretyczne i informacje zebrane w czasie pracy nad nimi często pomagają rozwiązać specyficzne problemy konserwatorskie

• Postęp w ochronie przyrody jest więc uzależniony od rozwoju innych nauk teoretycznych – nie tylko etologii

Wpływ etologii na biologię konserwatorską stale rośnie

• 80% ostatnio opublikowanych prac o tematyce etologicznej w jakiś sposób odnosi się do ochrony przyrody

• Liczba ta wzrosła ponad trzykrotnie od lat 90-tych ubiegłego wieku

• Istnieje czasopismo „The Conservation Behaviorist” dostępne również on-line http://www.animalbehavior.org/Committees/Conservation/ConservationBehaviorist

Przygotowano na podstawie:

• Caro, T. 2007. Behavior and conservation: a bridge too far? TREE. Vol. 22 (8).

• Buchholz, R. 2007. Behavioural biology: an effective and relevant conservation tool. TREE. Vol. 22 (8).