Hoten mot Sveriges Biologiska
mångfald
Linköpings Universitet
Biologiavdelningen
Uno Wennergren
Kursens uppläggning
• Populationsekologi
– Kunskaper om populationstillväxt
– Populationernas interaktioner med miljö och andra arter
• Sveriges Biologiska Mångfald.
– Tillstånd och förändringar
– Hot
• Sveriges miljömål (de som berör biologisk mångfald)
– Bestämdes 2001/2002, skall vara uppfyllda 2020
– Hur ser det ut idag 2003?
Första avnittet
• Populationstillväxt
– På vilket sätt tillväxer populationer?
– Hur påverkar överlevnad och reproduktion på
individnivå hela populationens tillväxt?
• Biologisk Mångfald
– Definiera begreppet
– Allmäna förutsättningar
• Miljömål
– Status/når vi delmålen.
– Klimat,luft,försurning,gifter,ozon,strålning
Populationstillväxt
Varför bry oss?
• Biologisk mångfald:
– för att kunna definiera BM krävs definitioner
kring art och population
– För att kunna bedömma hot och risker krävs
kunskaper om hur populationer kan förändras
dvs kunskaper om populationstillväxt
Populationstillväxt
Begreppet population
• Population: alla individer eller delmängd av individerna
av en art.
– Avgränsninig görs ofta geografiskt.
– Spridningen mellan olika populationer skall vara mindre än inom
populationen
– Ofta är individerna inom en population mer genetiskt lika (mer
släkt) än individer från olika populationer
– En samling populationer inom ett större geografiskt område kan
tillsammans bilda en metapopulation. De skall då kunna sprida
sig mellan de olika populationerna under en generationstid, dock
mer eller mindre bra. T ex 1 av 10 eller en av 1000 under en
genration.
Populationstillväxt
Konceptuell och matematisk
modell.
• Populationtillväxt
Under ett tidsteg:
– x antal individer
bx
– b antal födslar/individ
– d sannolikheten att
födsel
dö/individ
– i antal individer som
immigrerar
– e antalet individer som
emigrerar
e
emmigration
dx
Population x
i
‘dödslar’
immigration
Populationtillväxt
Under ett tidsteg:
• x antal individer
• b antal födslar/individ
• d sannolikheten att dö/individ
• i antal individer som immigrerar
• e antalet individer som emigrerar
• x(t) antal individer vid tiden t
e
bx
dx
Population x
födsel
Tag ett tidsteg i taget:
emmigration
i
‘dödslar’
immigration
x(t+1)=x(t)+bx(t)-dx(t)+i-e
förändring av populationen under ett tidsteg:
x(t+1)-x(t)=bx(t)-dx(t)+i-e
x(t+1)-x(t)=(b-d)x(t)+i-e
x(t+1)-x(t)=Rx(t)+i-e
x(t+1)=x(t)+bx(t)-dx(t)
x(t+1)=(1+b-d)x(t)
x(t)=(1+b-d)tx(0) eller x(t)=(1+R)tx(0)
R tillväxt per individ, en kombination
av födslar och dödslar, R=b-d, per tidsenhe
(i en del litteratur är
R eller λ definierat som vårat 1+R )
Populationtillväxt
Under ett tidsteg:
• x antal individer
• b antal födslar/individ
• d sannolikheten att dö/individ
• i antal individer som immigrerar
• e antalet individer som emigrerar
• x(t) antal individer vid tiden t
Tag ett tidsteg i taget:
x(t+1)=x(t)+bx(t)-dx(t)+i-e
förändring av populationen under ett
tidsteg:
x(t+1)-x(t)=bx(t)-dx(t)+i-e
x(t+1)-x(t)=(b-d)x(t)+i-e
e
emmigration
dx
bx
Population x
födsel
i
x(t+1)-x(t)=Rx(t)+i-e r tillväxt per individ,
en kombination av födslar och dödslar,
R=b-d, per tidsenhet
‘dödslar’
immigration
Kontinuerligt dvs ’väldigt små tidsteg’
Dx(t)/dt=rx(t)
differentialekvation
x(t)=ertx(0)
lösningen till
differentialekvationen
e
Metapopulation
e
dx
bx
emmigration
Population x
födsel
dx
opulation x
emmigration
emmigra
e
‘dödslar’
bx
Population x
i
‘dödslar’
immigration
födsel
immigrat
i
immigration
e
e
emmigration
emmigration
dx
bx
dx
bx
Population x
födsel
i
‘dödslar’
immigration
Population x
födsel
i
‘dödslar’
immigration
Populationstillväxten påverkas av....
• Reproduktion, överlevnad, emmigration och
immigration påverkas av.....
– Klimat, väder (abiotiska faktorer)
– Föda och andra arter (biotiska faktorer)
De abiotiska och de biotiska faktorerna kan variera över
tiden oberoende av populationens storlek
De biotiska faktorerna kan dessutom bero av
populationens storlek, t ex hurmycket föda som finns
Populationtillväxt påverkas
e
emmigration
Under ett tidsteg:
bx
dx
• x antal individer
Population x
‘dödslar’
• b antal födslar/individ påverkas/ändras
födsel
• d sannolikheten att dö/individ påverkas/ändras
immigration
i
• i antal individer som immigrerar påverkas/ändras
• e antalet individer som emigrerar påverkas/ändras
• x(t) antal individer vid tiden t påverkas/ändras via parametrarna ovan
Tag ett tidsteg i taget
förändring av populationen under ett tidsteg:
x(t+1)-x(t)=(b(t)-d(t))x(t)+i(t)-e(t)
x(t+1)-x(t)=R(t)x(t)+ i(t)-e(t)
R(t) tillväxt per individ vid tiden t, en kombination
av födslar och dödslar, R(t)=b(t)-d(t)
Antag att miljön är konstant över
tiden
• Reproduktion, överlevnad, emmigration och
immigration är samma hela tiden.
– Ränta på ränta
• Dx(t)/dt=rx(t)
• x(t)=ertx(0)
• x(t+1)=(1+R)x(t)
• x(t)=(1+R)tx(0)
differentialekvation
lösningen till differentialekvationen
ett tidsteg i taget
flera tidsteg
• Exponentiell tillväxt (utdöende)
Pröva själv i
exceldokument, finns
att hämta via
Blackboard
Exponentiell tillväxt N(t+1)=R*N(t)+N(t)
tillväxt per individ och tid
R=
-0,1 Du kan byta ut detta värdet
Startpopulationen
N(0)= 1000 Du kan byta ut detta värde
population
logaritmen av antal
individer
population
Antal individer
1000
800
600
400
200
0
0
50
Tid
100
1000
100
10
1
0,1 0
50
0,01
tid
100
Exponentiell tillväxt
N(t+1)=(b-d)*N(t)
reproduktion per individ och tid b
0,3 Du kan byta ut detta värdet
sannolikheten att dö d
0,2 Du kan byta ut detta värdet
Startpopulationen N(0)
100
0 Du kan byta ut detta värde
population
population
logaritmen av antal individer
7000000
Antal individer
6000000
5000000
4000000
3000000
2000000
1000000
0
0
20
40
60
Tid
80
100
10000000
1000000
100000
10000
1000
100
10
1
0
20
40
60
tid
80
100
Populationstillväxt åldersstruktur
• Vi vet att reproduktion beror på ålder hos en individ
• Vi vet att en del populationer har relativt sett fler unga
•
•
•
individer än andra populationer
Alltså kan två populationer med samma antal individer
tillväxa olika mycket beroende på hur stor andel som är
gamla respektive unga. Populationens ålderstruktur
Strukturen beror på vilken reproduktion och överlevnad
som varit tidigare
Reproduktion och överlevnad beror på abiotiska och
biotiska faktorer
Biologisk mångfald
• Definiera begreppet
• Hur mäta?
• Vad påverkar artförekomst.
• Klimat och geografi
• Markanvändning
• Luftföroreningar
Definiera begreppet Biologisk
mångfald
•Antal arter och hur många individer för respektive
art
•Finns metoder att räkna ut ett index
•Regionalt kontra nationellt kontra internationellt
•Vissa artgrupper kontra alla arter inom ett område
•Inte entydigt räkna ut index
•Inte möjligt att räkna ut för alla arter inom ett
område pga för många arter
Vad påverkar artförekomst.
• Biotiska och abiotiska faktorer påverkas av
–
–
–
–
–
•
Klimatzoner
Geologi, berggrund, markförhålladen
Ålder på habitat, succesion
Angränsande habitat/miljöer
Mänsklig påverkan
• Markanvändning
• Luftföroreningar
• Mark/vatten utsläpp
• Boende/kommunikationer-vägar/byggnader-anläggningar
• Avfall
De lokala förhållandena vid en viss tidpunkt bestämmer
populationstillväxten. Lokala förhållanden är t ex vilka arter som
råkar finnas just då, vilket väder det är/varit, ev utsläpp och hur
marken brukas just nu/senaste tiden
• Kartan visar områden som
positivt (kontinentalt
klimatinslag) eller negativt
(maritimt klimatinslag)
avviker från det klimat
som vore givet grundat
enbart på latitud och höjd
över havet
En karta över artmångfalden (Shannon-Wieners
diversitetsindex) på ståndortskarteringens
provytor har framställts som i stora drag visar på
regionala skillnader. Egentligen är det mindre
meningsfullt att beräkna vegetationsmångfald på
bara de 230 arter och artgrupper som ingår i
revisionen 1993-1997 och ännu mindre på de 70
arter/artgrupperna från 1983-87. Framförallt är
mossor och lavar mycket dåligt representerade.
Emellertid finns det anledning att tro att
regionala skillnader i mångfald från provytedata i
stora drag också återspeglar en verklig skillnad.
Shannon-Wieners diversitetsindex beräknas
enligt formeln:
H´ = -S[pi *log2(pi)]
där pi = relativa dominansen hos den i:te arten
på en provyta, d. v. s. ni/Sni. H´-värdet på varje
provyta utjämnades med Krigingmetoden, där
den verkliga rumsliga variationen är
utgångspunkten för utjämningen.
Traktanalys, kartor
över rikedomen av
känsliga och
sällsynta
skogsarter
Arter knutna till gran
Rödlistade arter 2 poäng
Indikatorarter 1 poäng
Per kvadratmil
Finns risk för att variation ett
resultat av ej komplett datamaterial
Traktanalys,
rikedomen av
känsliga och
sällsynta
skogsarter
Arter knutna till ask, alm och lönn
Rödlistade arter 2 poäng
Indikatorarter 1 poäng
Per 5x5 km yta
Notera lövängsmarker på Gotland
Traktanalys,
rikedomen av
känsliga och
sällsynta
skogsarter
Arter knutna till ek
Rödlistade arter 2 poäng
Indikatorarter 1 poäng
Per 5x5 km yta
Notera Östergötland och
eklandskapet
Miljömål
• Når vi delmålen
– Klimatpåverkan
– Luft
– Försurning
– Gifter
– Ozon
– Strålning
Når vi delmålen
• I flertalet fallen behövs fler åtgärder för
att nå delmålen
• I stort är det luft, försurning och rikt
odlingslandskap som visar bra trend
Klimatpåverkan
• Växthuseffekten – notera att alla länder
inte är överens
– U-länder kontra i-länder
– Vad blir effekten?
– En del anser det inte bevisat –svårt att bevisa
Vilka ’produktionsprocesser’ som bidrar till
koldioxidutsläpp i Sverige.
Försurning
• Skandinaviens magra jordar är
extra känsliga för försurning.
• Risväxter, bland annat blåbär
och lingon, har under senare år
minskat i svensk skogsmark,
som en följd av kvävenedfallet.
Försurning
• Svavelnedfallet har minskat
• Kvävenedfallet konstant trots
minskat i nederbörden men
nederbörden har ökat i sig
• 13% av arela kritiskt belastad
• Återhämtning flera decennier
Gifter
•
•
•
•
Insektsbekämpningsmedel DDT
Industrikemikalier PCB
Biprodukter vid produktion, organiska föreningar HCB
Problem:
– Långlivade som PCB finns kvar
– Registret på kemiska produkter växer
– Bekämpningsmedelsanvändning konstant/ökande
• Positivt
– En del kända ämnen minskar i naturliga miljöer
• Bromerade flamskyddsmedel
• Kadmium, kvicksilver, bly
• Bekämpningsmedel i en del vattendrag
• Åtgärder:
– Minskad användning
– Bättre/effektivare användning
– Bättre hantering av rester/biprodukter - avfallshanering
SUMMERING
• Biologisk mångfald ej entydigt men dock hanterbart
•
begrepp
Populationstillväxt-
– skillnad individ och populationsnivå
– Vad som påverkas och av vad
• Regional skillnader i Sverige för artförekomst
• Miljömålen –
–
–
–
–
generellt problem
speciellt klimat
Försurning stagnerat
Gifter är svårbedömt
Kursens uppläggning
• Populationsekologi
– Kunskaper om populationstillväxt
– Populationernas interaktioner med miljö och andra arter
• Sveriges Biologiska Mångfald.
– Tillstånd och förändringar
– Hot
• Sveriges miljömål (de som berör biologisk mångfald)
– Bestämdes 2001/2002, skall vara uppfyllda 2020
– Hur ser det ut idag 2003?
Första avnittet
• Populationstillväxt
– På vilket sätt tillväxer populationer?
– Hur påverkar överlevnad och reproduktion på
individnivå hela populationens tillväxt?
• Biologisk Mångfald
– Definiera begreppet
– Allmäna förutsättningar
• Miljömål
– Status/når vi delmålen.
– Klimat,luft,försurning,gifter,ozon,strålning
