Caput Biodiversiteit 2004 Philippine Vergeer Jan van Groenendael.

Presentatie over: "Caput Biodiversiteit 2004 Philippine Vergeer Jan van Groenendael."— Transcript van de presentatie:

1 Caput Biodiversiteit 2004 Philippine Vergeer Jan van Groenendael

2 Hoorcollege 2 Wat is een soort?

3 Allopatrische soortvorming
Parapatrische soortvorming Sympatrische soortvorming

4 Allopatrische soortvorming
Grieks: allos = apart, patria = vaderland Door de geografische barrières worden populaties van elkaar gescheiden in meerdere geisoleerde populaties. Doordat deze geisoleerde populaties zich apart van elkaar ontwikkelen (zowel genotypisch als fenotypisch), kan er genetische divergentie optreden, met soortvorming als gevolg Wanneer de geografische barrières worden opgeheven voordat de geisoleerde populaties genetisch van elkaar verschillen, kan soortvorming voorkomen worden

5 Allopatrische soortvorming

6 Allopatrische soortsvorming: Adaptive Radiation on Islands
Eilandengroepen: ‘regelmatig’ nieuwe soortvorming. Door barrières leven soorten geïsoleerd. Kolonisaties (of invasies) van nieuwe soorten treden hierdoor relatief snel op. Dit kan leiden tot soortvorming. Vermoedelijk de basis voor het ontstaan van Darwin’s Galapagos vinken.

7 Sympatrische soortvorming
Grieks: sym = samen, patria = vaderland Vindt plaats zonder geografische barrières; hangt geheel af van genetische factoren Reproductieve barrières ontstaan binnen een soort of populatie (bijv. door ‘assortive mating’) Een weinig (?) voorkomende manier van soortvorming, wordt door sommigen nog steeds controversieel gevonden

8 withalsvliegenvanger
allopatrie sympatrie bonte vliegenvanger withalsvliegenvanger

9 withalsvliegenvanger
bonte vliegenvanger withalsvliegenvanger

10 sympatrie withals bonte allopatrie

11 Parapatrische soortvorming
Parapatrische soortvorming begint vaak met de evolutie van een ‘hybrid zone’ Hybrid zone: “Where species barriers break down to produce viable and fertile hybrids, zones of hybridisation may occur whose genotypes and phenotypes differ from both parental species” “If an unique and discrete habitat exists to which the hybrids are better adapted than the parents, the new population may become isolated from its parental populations”

12 Soorten met hogere verspreidingscapaciteit vormen grotere hybride zones

13 Hybride zone tussen de zwarte kraai (corvus corone) en de bonte kraai (corvus cornix) in Europa

14 Rana lessonae Rana ridibunda Rana esculenta (hybride)

15 Hybridisatie in de Iris:
I. nelsonii I. hexagona I. fulva I. brevicaulis hybridisatie Hybridisatie in de Iris: Iris nelsonii is ontstaan uit een hybridisatie van Iris hexagona, Iris fulva en Iris brevicaulis

16 Hybridisatie in de zonnebloem:
Helianthus anomalus is ontstaan uit een hybridisatie van Helianthus annuus en Helianthus petiolaris H. annuus H. petiolaris H. anomalus

17 Als de soortbarrières worden doorbroken en hybrid zones ontstaan dan versnelt dat het evolutionaire proces. Hybrid zones vormen de kern van Gould’s idee van “Punctuated Equilibria” als verklaringsmodel voor plotse snelle radiaties in de evolutionaire geschiedenis. Dit speelt vooral een rol als er ook sterke ecologische veranderingen optreden zoals het geval bij de meteoriet inslag in de golf van Mexico

18 Verschillende snelheden van soortvorming

19 Hoe meten we biodiversiteit?
Hoorcollege 3 + 4 Hoe meten we biodiversiteit?

20 Wat is Biodiversiteit? = genetische diversiteit = soortsdiversiteit
= diversiteit in habitat-/ ecosysteemtypen biologische verscheidenheid

21 Hoe meten we biodiversiteit?
is de soort wel de aangewezen eenheid om in te meten als we niet weten wat een soort is hoeveel soorten er zijn of iedere soort even zwaar moet meetellen. Zou het niet beter zijn om genen te tellen of habitatdiversiteit?

22 Tellen alle soorten even zwaar?

23 Tellen we anthropogene diversiteit ook mee. Meer dan 2. 000
Tellen we anthropogene diversiteit ook mee? Meer dan varieteiten van gewassen worden wereldwijd bewaard als zaad in zaadbanken, soms ook als weefsel diepgevroren.

24 Brassica oleracea (Kool)
Genetische diversiteit Brassica oleracea (Kool)

25

26 Tellen de soorten in tuinen mee. 25% van alle plantensoorten (80
Tellen de soorten in tuinen mee? 25% van alle plantensoorten (80.000) worden gekweekt in botanische tuinen. Kew garden alleen heeft al soorten waarvan 10% bedreigde soorten.

27 Wat doen we met het aantal onbekende soorten?
virussen bekend bacteriën onbekend nematoden crustacea 'protozoa' 'algae' vertebraten mollusken schimmels spinachtige planten insecten 8 1 2 3 4 miljoen soorten

28 Het meten van diversiteit is afhankelijk van schaal in ruimte en tijd

29 Species-area curve

30

31 diversiteit vs dominantie
species ranking hurricane simulation non-hurricane simulation actual forest data 1 6 12 18 24 30 36 2 5 10 20 50 100 200 500 number of stems/ species / hectare

32 diversiteit vs dominantie
100 Satellite species (N=72) 10 Intermediate species (N=35) Core species Number of species 1 (N=19) 0.1 0.01 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Sites occupied (%) Ozinga et al. (in prep.)

33 Preston curve verschaft een statistische oplossing voor het schaalprobleem

34 Het meten van diversiteit is afhankelijk van frequentie van voorkomen

35 Soortenrijkdom en soortsdiversiteit

36 Hoe bepaal / kwantificeer je soortenrijkdom ?
(en biodiversiteit) ?

37 De Shannon index verschaft een statistische oplossing voor het frequentie probleem

38 Soortenrijkdom en soortsdiversiteit
A B C D soort Gebied 1 Gebied 2 talrijkheid (%) gelijke soortenrijkdom gelijkmatige verdeling hoge soortsdiversiteit ongelijkmatige verdeling lage soortsdiversiteit

39 Soortenrijkdom en soortsdiversiteit
80 60 Gebied 1 Gebied 2 talrijkheid Pi (%) 40 20 A B C D A B C D soort soortsdiversiteit (H) = -  (Pi) (ln Pi) Shannon index H1 = - [0.25*ln(0.25)+ 0.25*ln(0.25)+ 0.25*ln(0.25)+ 0.25*ln(0.25)]= 0.060 H2 = - [0.80*ln(0.80)+ 0.05*ln(0.05)+ 0.05*ln(0.05)+ 0.10*ln(0.10)]= 0.053

40 Het meten van diversiteit is afhankelijk van de schaal hierarchie

41 Het species pool concept

42 Het species pool concept

43 Het meten van diversiteit is afhankelijk van het verschil in belang van soorten

44 Abundantie vs importantie
dominante Abundantie (gewicht/oppervlakte meeste organismen functionele groepering nuttig zeldzaam & onbelangrijk sleutel- soorten Functionele importantie (effect op productiviteit van systeem)

45 Sleutelsoorten

46 Risicosoorten 3 spp 6 spp altijd klein 14 spp 71 spp ergens groot
nauwe habitat specificiteit 0 spp 2 spp 58 spp brede habitat specificiteit geografische verspreiding groot klein lokale populatie grootte Rabinowitz 1981, Rabinowitz et al. 1986

47 Vormen van zeldzaamheid
 bescherming verdienen vooral soorten die dubbel bedreigd worden

48 Vormen van zeldzaamheid

49 Vormen van zeldzaamheid

50 Vormen van zeldzaamheid

51 Vormen van zeldzaamheid

52 Vormen van zeldzaamheid
                                  

53 Vormen van zeldzaamheid
Muggenorchis Brede orchis Gevlekte orchis

54 Vormen van zeldzaamheid

55 Het meten van diversiteit is afhankelijk van de overlevingskansen van soorten. Deze hangt weer af van de genetische weerbaarheid van een soort

56 Drift kan allel- en genotype frequenties veranderen

57 Bottleneck effect

58 De kans op inteelt is groter in kleine populaties
Frequentie heterozygoten in overblijvende populaties met verschillende populatiegrootte na meerdere generaties na random kruisingen

59 Homozygoten worden doorgaans geassocieerd met slechtere overlevingskansen van individuen (inteelt depressie) en op de langere termijn kunnen door de lagere genetische variatie individuen zich bijv. moeilijker aanpassen aan veranderingen in de omgeving. Inteelt verhoogt de kans op slechte eieren in mezen

60 How to reveal differences between individuals;
among each other, within groups, between groups.

61 3 organisatie niveaus: individu populatie metapopulatie HI = waargenomen heterozygositeit, gemiddeld over alle populaties van de metapopulatie HS = de verwachte heterozygositeit per populatie (2pq), gemiddeld over alle populaties HT = de verwachte heterozygositeit over de hele metapopulatie

62 F – statistieken: Inteelt coefficient FIS = (HS - HI)/ HS FST = (HT - HS)/ HT Fixatie - index FIT = (HT - HI)/ HT (1 - FIS) (1 - FST) = (1 - FIT)

63 De genetische diversiteit vermindert door isolatie met name in kleine populaties. Dit leidt tot een hoge graad van specialisatie

64 Endemisme vs diversiteit
P<0.0001 % endemics No. species

65 Endemisme

66 Risicofactoren  endemisme
90 28 145 Rodrigues 94 174 Norfolk 8 81 2000 New Zealand 6 76 3250 New Caledonia 66 17 760 Madeira 79 80 147 Juan Fernandez 40 91 970 Hawaii 59 42 543 Galapagos 9 600 Azoren 82 44 25 Ascension % bedreigde endemen % endemen inheems Eiland(en) Reid & Miller 1989