Ugrás a tartalomhoz

Természetvédelmi ökológia

Dr. Bihari Zoltán, Dr. Antal Zsuzsanna, Dr. Gyüre Péter (2008)

Debreceni Egyetem a TÁMOP 4.1.2 pályázat keretein belül

7. fejezet - 6. A metapopuláció

7. fejezet - 6. A metapopuláció

Tartalom

A földművelés megjelenése óta a hajdan összefüggő növénytársulások, melyek hatalmas területeken is többé-kevésbé egységes képet mutattak, egyre inkább kisebb élőhely-foltokká töredeztek szét. Az összefüggő középhegységi lombos erdőket hazánkban is ma már utak, települések, mezőgazdasági táblák és ipari területek szabdalják fel. Bár természetes társulásokban is megfigyelhető a térbeli heterogenitás, az emberi átalakításoknak köszönhetően ez sokkal kifejezettebb és átmenet nélküli, szélsőségesen különböző habitat-foltok alakultak ki (pl. erdő – kaszáló rét – szántó terület – csatorna part egymás szomszédságában). Ezek a térbeli változások a populációk és közösségeik fragmentációjához vezettek. Az állatvilág szükségszerűen követi a számára megfelelő búvóhelyet és táplálékot nyújtó növénytársulást, ezért ugyanúgy „foltokban” helyezkednek el kisebb-nagyobb állományaik, mint az élőhelyüket jelentő növénytársulások. Az egyes állatfajok állományai így kisebb-nagyobb mértékben egymástól elkülönülnek, vagy el is szigetelődnek, hiszen az élőhely-foltok között barrierek (akadályok) alakulhatnak ki. A barriereket két nagy csoportra lehet osztani: a fizikai és az ökológiai barrierekre.

  • Fizikai barrierről beszélünk, ha egy állat képtelen azt fizikailag leküzdeni (pl. a vaddisznó számára egy autópálya kerítése fizikai akadályt jelent).

  • Ökológiai barriernek azt nevezzük, ha egy állat fizikailag ugyan le tudná küzdeni az akadályt, de az akadály azért leküzdhetetlen számára, mert ott az életfeltételeit nem találja meg, vagy a ragadozói olyan számban vannak jelen, amelyek megakadályozzák az átkelést (pl. a mókus számára a két erdőfolt közötti szántóterület ökológiai akadály, mert ugyan képes lenne átugrándozni egy km széles szántóterületen, de a rókák, kóborkutyák számára célpontot jelentene).

Fontos kérdés, hogy a habitat foltok között van-e kapcsolat, vagy áthatolhatatlan az akadály? A megfelelő kapcsolódások eredménye lehet egy dinamikus fajgazdag mozaik, ahol az adott faj állományai egymással kapcsolatban vannak, és populációt alkotnak. Ha tehát rendszeres és intenzív szaporodási kapcsolat van az állományok között, akkor populációról beszélünk. A félig elszigetelt (szemi-izolált) élőhely foltokon élő állományok közt azonban nem alakul ki intenzív kapcsolat csak alkalmi. Ennek köszönhetően a génáramlás közöttük korlátozottabb. Ezeket Levins (1970) helyi (local) populációknak nevezte, és mivel ökológiai egységet alkotnak, a teljes egységet metapopulációnak definiálta. E szerint a koncepció szerint nincsenek nagy, stabil populációk, csak kicsi, foltszerűen elhelyezkedő helyi populációk, nem folytonos elterjedéssel. Ezek a foltszerű helyi populációk rendszeresen kihalnak, majd újratelepülnek. Egy helyi populációnak azt tekinthetjük, ahol az egyedek nagy valószínűséggel interakcióban vannak egymással. Turnover-nek nevezzük azt az időt, ami a helyi populáció kihalása és újratelepülése között eltelik. A helyi populációk mérete és a bennük zajló folyamatok határozottan különbözhetnek egymástól. A benne zajló folyamatok, a születések és halálozások aránya, azok egyensúlya és összessége határozza meg a metapopuláció egészének dinamikáját. A helyi populációkban szélsőségesebb populációdinamikai folyamatok zajlanak, mint a metapopuláció szintjén. A helyi populációk kihalása esetén a habitat-folt csak bevándorlással népesülhet be ismét. A habitat-foltok közötti konnektivitás, vagyis kapcsolat milyensége tehát alapvető fontosságú az újratelepülés szempontjából. A konnektivitás fajspecifikus, mely a faj mobilitásától és a terepmintázattól függ. A konnektivitás növekedése csökkenti a helyi kihalások gyakoriságát. A kapcsolódó foltok populációinak túlélése magasabb, mint az izoláltaké. Felmerül a kérdés, hogy mekkora az a távolság, amit az állat le tud győzni? Mekkora táv nem túl nagy ahhoz, hogy a metapopuláció fennmaradjon? Ezen kérdésekre adott válaszok határozzák meg, hogy mekkora területen élő helyi populációkat tekinthetünk metapopulációnak.

A helyi populációk egy része optimálisabb (táplálék, búvóhely, méret, ragadozók, stb. szempontjából) élőhelyen él, mint a többi. Ezeken az élőhelyfoltokon nagyobb a szaporodási és túlélési ráta, melynek következtében az egyedszám és egyedsűrűség növekszik. Mivel egy terület eltartóképessége korlátos, onnan megindul az egyedek kiáramlása a szuboptimálisabb élőhelyek felé. Az ilyen „kibocsátó” populációt forráspopulációnak nevezzük. A szuboptimális élőhelyeken kialakuló helyi populációk a kedvezőtlen környezeti hatások fellépése és a bevándorlás megszűnése esetén kihalnak, és csak akkor népesül be a terület ismét, ha a forráspopulációk felől újra megtörténik a kolonizáció. Jó példa erre a güzüegerek térbeli dinamikája, melyek a gyomosabb búza- és kukoricaföldeket kedvelik igazán és kedvező években onnan szétterjedve jelennek meg a lucernafoltokon és füves pusztákon. Kedvezőtlen időjárási körülmények esetén pedig ezen utóbbi helyekről tűnnek el először (10. ábra).

18. ábra A metapopuláció elvi szerkezete, felépítése (Bihari Z.)

Egyes élőhelyek nem alkalmasak hosszú távon egy faj populációjának fenntartására. Hogy ott mégis rendszeresen előfordulnak az adott faj egyedei, az az állandó bevándorlásnak köszönhető. Ezeket, a csak bevándorlással fennmaradó helyi populációkat nevezzük (sink) csapda-populációknak. A bíbic tavasszal gyakran a belvizes búzaföldeken jelenik meg és ott kezd költésbe. A hamar kiszáradó szántóföld és a felnövekvő gabona azonban hamarosan nem nyújt sem elegendő élelmet a madaraknak, sem megfelelő élőhelyet az amúgy alacsony növésű füves pusztát kedvelő fiókák számára. Ezért ilyen helyeken a szaporodás, a sikeres röptetés elmarad arra az évre, tehát igazi csapdáról beszélhetünk.

Az állatok mozgásuk során kisebb-nagyobb távolságokat tesznek meg. Háromféle térbeli aktivitást különböztethetünk meg:

  • mozgáskörzeten belüli helyváltoztatás

  • kilátogatás a mozgáskörzet határán túlra, majd visszatérés

  • elvándorlás

A mozgáskörzet határán belül találja meg az állat a közvetlen létfenntartásához szükséges forrásokat (pl. táplálék, búvóhely). A mozgáskörzet habitat-függő, és akár egy kisebb út is barriert jelenthet. Egy öt méter széles erdei út már olyan akadály az erdei pocok számára, amin csak ritkán megy keresztül. Ez nem azt jelenti, hogy a populáció szintjén is barrier az út, hiszen azon könnyedén átjuthat egy pocok, de az egyedek napi mozgásuk során kerülik az átjárást. A sárganyakú erdeiegér számára viszont az ilyen út nem akadály, azokat rendszeresen keresztezik az egyedeik.

Az egyedek alkalmanként kilátogatnak a mozgáskörzet határán túlra is. Megismerik a környező területeket is, ennek köszönhető, hogy a távolabbra elvitt pocok visszatalál az élőhelyére. A felfedező utaknak fontos szerepe van, hiszen ha az egyed élőhelye hirtelen megváltozik, a felfedező utak során megismert alkalmas élőhelyekre tud átköltözni az állat. A hímek esetében a felfedező utak gyakoribbak. Az ilyen utaknak a génáramlás szempontjából is fontos szerepe van, hiszen a felfedezőúton lévő hím ott párosodhat is. A hörcsög 50-100 méteres körzeten belül éli életét, de esetenként 2 km távolságra is tesz felfedező utakat. Betakarítás után ezért a hörcsögök ismerik merre kell elindulni, hogy megfelelő élelmet találjanak.

Az elvándorlásnak fontos szerepe van az új élőhelyfoltok benépesítésében. A térben és időben változatos habitatok növelik a populáció túlélési esélyeit. Az új foltok, illetve a szuboptimális élőhelyek betelepítésében a fiatalok jeleskednek. Ennek több oka is van. Egyes fajoknál a kifejlett egyedek elzavarják utódaikat, amint azok felnőttek, más fajok territoriálisak, és csak az idősebb, erősebb egyedeknek van esélyük az optimális élőhelyen területet foglalni, így a fiatalok kénytelenek elvándorolni.

Az állatok számára a habitat-foltok lehetnek optimálisak, szuboptimálisak, marginálisak és alkalmatlanok. Ezek a foltok térben és időben is változnak (pl. agrárkörnyezetben egyszer az érő kukorica megfelelő búvóhelyet és táplálékot nyújt a vaddisznók számára, míg néhány hétre rá, aratás és szántás után alkalmatlanná válik a terület). A kis foltok nem elégítik ki az egyedek időben változó igényeit, ezért a populációk tér-időbeli dinamikája változó. A környezetükhöz viselkedésbeli alkalmazkodással tudnak megfelelően viszonyulni. A mozaikos élőhelyeken 2 stratégia alakult ki:

  • magas térbeli aktivitás

  • pihenő állapot (téli és nyári álom, áttelelő pete)

Az első stratégia sikeres mozgásszerveket igényel (madarak, denevérek, lazacok vándorlása). A vándorpatkány például a kedvezőtlenné váló élőhelyét elhagyva új élőhelyen telepszik meg, ahol gyors szaporodásba kezd, hogy életképes populációt alakíthasson ki (11. ábra).

19.ábra Magas térbeli aktivitás mutató fajok éves mozgása a habitat-foltok között (Bihari Z.)

A foltos elterjedés gátolja ugyan a véletlenszerű (random) szaporodást, de nem jelent genetikai elszigetelődést. Tavasszal az üres foltokra betelepülő egyedek az alapítói az ottani lokális populációnak, ezért kialakulhat egy „bottleneck-effect” (vagyis előfordulhat, hogy a változatos génállományból csak bizonyos alléllel rendelkező egyedek telepednek meg). A nyári szezon végére azonban a foltok közötti kapcsolatok révén a helyi populációk genetikailag is homogenizálódnak. Heterogén területeken a legjobb túlélési stratégia a növekvő mobilitás. Az erdei pocok homogén habitatokban rövidebb távolságokat tesz meg, mint heterogén élőhelyeken. A specialisták mobilisabbak, mert ők nehezebben találnak megfelelő élőhelyet.

Sok faj úgy védekezik a nehéz, változó körülményekkel szemben, hogy téli álomra vonul. Ez a hideg és mérsékelt övi, a magashegységi és sivatagi élőhelyekre jellemző. Más fajok a kedvezőtlen időszakot pete vagy báb állapotban vészelik át, és csak megfelelővé váló körülmények közt válnak aktívvá, mint a hazai rovarok többsége.

A foltok betelepítésében fontos szerepe van a foltok közötti útvonalaknak, a stepping-stones-oknak és a zöld folyosóknak. Zöld folyosónak nevezzük a két élőhely közötti mozgás szempontjából alkalmas útvonalat. Ilyen lehet a mókus számára egy fasor, a mezei nyúl számára a szántóföldek sora, az ürge számára az egymáshoz csatlakozó legelők. A stepping-stones tulajdonképpen szintén zöld folyosó, de az útvonal nem folyamatos, hanem meg van szakítva. Ilyennek tekinthető a mókus számára az egymástól távolabb lévő erdők lánca, a vonuló ludak esetében a pihenőhelyként szolgáló halastavak sora, melyek akár 100 km-re vannak egymástól. A természetvédelem fontos feladata, hogy nem védett területeken keresztül is képesek legyenek az állatok (és növények) is eljutni távolabbi helyekre, tehát az élőhelyek össze legyenek kapcsolva. Az élőhelyek és az őket összekötő folyosók hálózata alkotja az ökológiai hálózatot. A modern természetvédelem kiemelt célja ennek kialakítása.

Vadgazdálkodási, gyakorlati szempontból elegendő, sőt egyértelműbb, ha populáció helyett állományról beszélünk. A vadgazdálkodó számára egy faj állománya azoknak az egyedeknek az összessége, amelyeknek sorsára hathat az ő beavatkozása, a kiterjedése tetszőleges. Az állomány elterjedési határa tehát nagyobb lehet a vadgazdálkodási egység területénél is, de beszélhetünk egy vadásztársaság „őzállományáról” is..