Wplyw zaniku i fragmentacji siedliska na strukture genetyczna populacji susla perelkowanego Spermophilus suslicus - wykorzystanie danych genetycznych do planowania ochrony gatunku

• Autorzy: Biedrzycka A

Warianty tytułu

EN

The effect of habitat fragmentation and loss on genetic structure of spotted suslik Spermophilus suslicus populations - the use of genetical data in species conservation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy określono i porównano strukturę genetyczną oraz zmienność populacji susła perełkowanego Spermophilus suslicus w dwóch różnych częściach zasięgu, charakteryzujących się różnym stopniem łączności siedliska. Dzięki temu, podjęto próbę pośredniej odpowiedzi na pytanie czy i w jakim stopniu zanik i fragmentacja siedliska wpływają na zmianę struktury genetycznej populacji susła perełkowanego. Przeprowadzone badania pozwoliły również na wyciągnięcie praktycznych wniosków, które mogą być wykorzystane w planowaniu ochrony i zarządzaniu zagrożonymi populacjami susła perełkowanego w Polsce. W analizach uwzględniono 6 populacji z terenu Polski i 4 położone za jej wschodnią granicą (region zachodni), występujące w siedlisku o wysokim stopniu fragmentacji oraz 4 populacje z okolic Odessy, występujące w siedlisku o wyższym stopniu łączności między nimi (region wschodni). Przeprowadzono analizę polimorfizmu 11 loci mikrosatelitarnych. Analiza loci mikrosatelitarnych wykazała wyjątkowo wysoki poziom zróżnicowania (Fst = 0,202; p = 0,001) międzypopulacyjnego w regionie zachodnim oraz istotnie niższy niż w regionie wschodnim poziom zmienności genetycznej. Jednocześnie silna korelacja między dystansem genetycznym i geograficznym w regionie zachodnim (r = 0,719; p = 0,0000008) wskazuje na istnienie łączności między populacjami w przeszłości i strukturę genetyczna zgodną z modelem isolation by distance. Niska zmienność genetyczna i izolacja populacji zachodnich wynika najprawdopodobniej z nakładających się efektów położenia na skraju zasięgu gatunku oraz zaniku i fragmentacji siedliska, które doprowadziły do zaniku łączności między populacjami i ograniczenia ich efektywnej wielkości. Struktura genetyczna populacji z regionu wschodniego jest zdecydowanie odmienna. Wykazano niewielkie zróżnicowanie między populacjami (Fst = 0,032; p = 0,01) oraz istotnie wyższą zmienność wewnątrzpopulacyjną. Przy użyciu bayesowskiego testu przypisania wykazano wysoki poziom migracji między populacjami, lecz brak było zależności między dystansem genetycznym i geograficznym. W oparciu o uzyskane wyniki zaproponowano działania ochronne, które przyczynią się do utrzymania różnorodności genetycznej populacji susła perełkowanego na terenie Polski

EN

Endangered species worldwide exist in remnant populations, often within fragmented landscapes. Although assessment of genetic diversity in fragmented habitats is very important for conservation purposes, it is usually impossible to evaluate the amount of diversity that has actually been lost. Here, we compared population structure and levels of genetic diversity within populations of spotted suslik Spermophilus suslicus, inhabiting two different parts of species range characterized by different levels of habitat connectivity. We used microsatellites to analyse 10 critically endangered populations located at the western part of the range, where suslik habitat have been severely devastated due to agriculture industrialization. Their genetic composition was compared with 4 populations from the eastern part of the range where the species still occupy habitat with reasonable levels of connectivity. In the western region we detected extreme population structure (FST = 0.202) and levels of genetic diversity (Allelic richness ranged from 1.454 to 3.072) characteristic for highly endangered populations. Alternatively, in the eastern region we found significantly higher allelic richness (from 5.091 to 5.815) and an insignificant population structure (FST = 0.032). As we identified a strong correlation between genetic and geographic distance and a lack of private alleles in the western region, we conclude that extreme population structure and lower genetic diversity is due to recent habitat loss. Results from this study provide guidelines for conservation and management of this highly endangered species. In summer 2009 spotted suslik was recorded only in 6 dense and 11 midfield colonies (Śmiełowski et al. 2009). Most animals (about 3221 individuals per 53 ha) were found in the “Popówka” nature reserve in pastures near the Miączyn village. The population has been stable for two years but in 2000 only 47 susliks were recorded in the area. Approximatively 714 individuals of the species were also observed in the “Śuśle Wzgórza” nature reserve in Chochłów. ThThe population in Świdnik, not far ago the biggest Polish one (approx. 12 500 ind. in 2004), has dramatically decreased for last several years: at the moment only about 175 susliks live in the area. Residual populations persist in Tyszowice village (27 ind. in 2008, 7 ind. in 2009), in the “Hubale” nature reserve near Zamość town (5 ind.) and in Grabowiec village (2 ind.). The number of susliks in dispersed colonies fluctuates between 7 and 50 animals.

Słowa kluczowe

PL

fargmentaryzacja siedlisk; plany ochrony; zmiennosc genetyczna; populacje zwierzat; ochrona zwierzat; struktura genetyczna; zmiennosc populacji; zanikanie siedlisk; ochrona gatunkowa; dystans genetyczny; siedliska; susel perelkowany; Spermophilus suslicus

• Wydawca: -
• Czasopismo: Chrońmy Przyrodę Ojczystą
• Rocznik: 2009
• Tom: 65
• Numer: 4
• Opis fizyczny: s.243-260,rys.,tab.,fot.,bibliogr.

Twórcy

autor

Biedrzycka A

• Instytut Ochrony Przyrody PAN, al.Mickiewicza 33, 31-120 Krakow

Bibliografia

• Banks S.C., Lindenmayer D.B., Ward S.J., Taylor A.C. 2005. The effects of habitat fragmentation via forestry plantation establishment on spatial genotypic structure in the small marsupial carnivore, Antechinus agilis. Molecular Ecology 14: 1667-1680.
• Berry O., Tocher M.D., Sarre S.D. 2004. Can assignment tests measure dispersal? Molecular Ecology 13: 551-561.
• Berthier K., Charbonnel M., Galan M., Chaval Y., Cosson J.-F. 2006. Migration and recovery of the genetic diversity during the increasing density phase in cyclic vole populations. Molecular Ecology 15: 2665-2676.
• Chakraborty R., Nei M. 1977. Bottleneck effects on average heterozygosity and genetic distance with the stepwise mutation model. Evolution 31: 347-356.
• Chapuisat M., Goudet J., Keller L. 1997. Microsatellites reveal high population viscosity and limited dispersal in ant Formica paralugubris. Evolution 51 (2): 475-482.
• Charlesworth D., Charlesworth B. 1987. Inbreeding depression and its evolutionaryconsequences. Annual Review of Ecology and Systematics 18: 237-268.
• Cornuet J.M., Piry S., Luikart G., Estoup A., Solignac M. 1999. New methods employing multilocus genotypes to select or exclude populations as origins of individuals. Genetics 153: 1989-2000.
• Cunningham J., Baard E.H.W., Harley E.H., O’Ryan C. 2002. Investigation of genetic diversity in fragmented geometric tortoise (Psammobates geometricus) populations. Conservation Genetics 3: 215-223.
• Dieringer D., Schlotterer C. 2003. Microsatellite Analyser (MSA): a platform independent analysis tool for large microsatellites dataset. Molecular Ecology Notes 3 (1): 167-169.
• Frankham R., Ballou J.D., Briscoe D.A. 2002. Conservation Genetics. Cambridge University Press, Cambridge, UK.
• Głowaciński Z., Męczyński S. 2001. Suseł pereł- kowany Spermophilus suslicus. W: Polska Czerwona Księga Zwierząt. Państwowe Wydawnictwa Leśne i Rolnicze, Warszawa.
• Hall T.A. 1999. BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT. Nucleic Acids Symposium Series 41: 95-98.
• Hanski I. 2001. Metapopulation Ecology. Oxford University Press, Oxford, UK.
• Henle K., Lindenmayer D.B., Margules C.R., S au nders D.A., Wissel C. 2004. Species survival in fragmented landscapes: where are we now? Biodiversity and Conservation 13: 1-8.
• Heywood V.H., Exec. 1995. Global Biodiversity Assessment. United Nations Environment Programme. Cambridge University Press, Cambridge, UK.
• Hobbs R.J. 1992. The role of corridors in conservation: solution or bandwagon? Trends in Ecology and Evolution 7: 389-392.
• Ji W, Leberg P. 2002. A GIS-based approach for assessing the regional conservation status of genetic diversity: An example from the southern Appalachians. Environmental Management. 29 (4): 531-544.
• Jump A.S., Woodward I., Burke T. 2003. Cirsium species show disparity in patterns of genetic variation at their range-edge, despite similar patterns of reproduction and isolation. New Phytologist 160 (2): 359-370.
• Keller L.F., Waller D.M. 2003. Inbreeding effects in wild populations. Trends in Ecology and Evolution 17: 230-241.
• Krzanowska H., Łomnicki A. 2002. Zarys mechanizmów Ewolucji. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
• Lobkov VA. 1999. Spotted souslik of the northwestern region near the Black Sea: Biology, regulation of it’s population. AstroPrint, Odessa, Ukraine.
• Lowe A., Harris S., Ashton P. 2004. Ecological Genetics: Design, Analysis, and Application, Blackwell Science Ltd., Oxford, UK.
• Lynch M., Conery J., Burger R. 1995. Mutation accumulation and the extinction of small populations. The American Naturalist 146: 489518.
• Męczyński S. 1991. Występowanie susła perełkowanego Spermophilus suslicus w Polsce i koncepcje jego ochrony. Ochrona Przyrody 48: 207-237.
• Męczyński S., Grądziel T., Styka R., Duda P., Próchnicki K. 2001. Inwentaryzacja stanowisk susła perełkowanego na Zamojszczyźnie w roku 2001. Raport wykonany na zlecenie Wojewódzkiego Konserwatora Przyrody w Lublinie.
• Petit R.J., El Mousadik A., Pons O. 1998. Identifying populations for conservation on the basis of genetic markers. Conservation Biology 12: 844-855.
• Piskorski M. 2005. Charakterystyka populacji susłów perełkowanych Spermophilus suslicus (Guldenstaedt, 1770) w Świdniku koło Lublina. Praca doktorska wykonana na wydziale Biologii i Nauk o Ziemi Uniwersytetu Marii Curie- Skłodowskiej w Lublinie (msc.).
• Próchnicki K. 2008. Suseł perełkowany. Monografia Przyrodnicza. Wyd. Klubu Przyrodników, Świebodzin.
• Roach J.L., Stapp P., Horne B., Antolin M.F. 2001. Genetic structure of a metapopulation of blacktailed prairie dogs. Journal of Mammalogy 82: 946-959.
• Simberloff D., Cox J. 1987. Consequences and costs of conservation corridors. Conservation Biology 1: 63-71.
• Simberloff D., Farr J.A., Cox J., Mehlman D.W 1992. Conservation corridors: conservation bargains or poor investments? Conservation Biology 6: 493-504.
• Surdacki S. 1963. Zmiany w rozmieszczeniu i liczebności Citellus suslicus na Lubelszczyźnie w okresie 1954-1961. Acta Theriologica 7: 79-89.
• Śmiełowski J., Męczyński S., Styka R., Próchnicki K., Grądziel T. 2009. Aktualny stan polskiej populacji susła perełkowanego Spermophilus suslicus. XI Ogólnopolska Konferencja Teriologiczna. Poznać i ochronić różnorodność ssaków w Polsce. 7-9 września 2009. Poznań. Zakład Zool. Systemat. Wydz. Biol. UAM: 61-62.
• Thomas C.D., Hanski I. 1997. Butterfly metapopulations. W: Metapopulation Biology, Academic Press, San Diego USA: 359-368. Tilman D., May R.M., Lehman C.L., Nowak M.A. 1994. Habitat destruction and the extinction debt. Nature 371: 65-66.
• Wright S. 1943. Isolation by distance. Genetics 28: 114-138.
• Wright S. 1965. The interpretation of F-statistics with special regard to systems of mating. Evolution 19: 3954-20.