Hoten mot Sveriges Hoten mot Sveriges Biologiska mångfaldBiologiska mångfald

Linköpings UniversitetLinköpings UniversitetBiologiavdelningenBiologiavdelningenUno WennergrenUno Wennergren

Kursens uppläggningKursens uppläggning• PopulationsekologiPopulationsekologi

– Kunskaper om populationstillväxtKunskaper om populationstillväxt– Populationernas interaktioner med miljö och andra arterPopulationernas interaktioner med miljö och andra arter

• Sveriges Biologiska Mångfald.Sveriges Biologiska Mångfald.– Tillstånd och förändringarTillstånd och förändringar– HotHot

• Sveriges miljömål (de som berör biologisk Sveriges miljömål (de som berör biologisk mångfald)mångfald)– Bestämdes 2001/2002, skall vara uppfyllda 2020Bestämdes 2001/2002, skall vara uppfyllda 2020– Hur ser det ut idag 2003?Hur ser det ut idag 2003?

Första avnittetFörsta avnittet• PopulationstillväxtPopulationstillväxt

– På vilket sätt tillväxer populationer?På vilket sätt tillväxer populationer?– Hur påverkar överlevnad och reproduktion på Hur påverkar överlevnad och reproduktion på

individnivå hela populationens tillväxt?individnivå hela populationens tillväxt?• Biologisk MångfaldBiologisk Mångfald

– Definiera begreppetDefiniera begreppet– Allmäna förutsättningarAllmäna förutsättningar

• MiljömålMiljömål– Status/når vi delmålen.Status/når vi delmålen.– Klimat,luft,försurning,gifter,ozon,strålningKlimat,luft,försurning,gifter,ozon,strålning

PopulationstillväxtPopulationstillväxtVarför bry oss?Varför bry oss?

• Biologisk mångfald: Biologisk mångfald: – för att kunna definiera BM krävs för att kunna definiera BM krävs

definitioner kring art och populationdefinitioner kring art och population– För att kunna bedömma hot och risker För att kunna bedömma hot och risker

krävs kunskaper om hur populationer krävs kunskaper om hur populationer kan förändras dvs kunskaper om kan förändras dvs kunskaper om populationstillväxtpopulationstillväxt

PopulationstillväxtPopulationstillväxtBegreppet populationBegreppet population• Population: alla individer eller delmängd av Population: alla individer eller delmängd av

individerna av en art. individerna av en art. – Avgränsninig görs ofta geografiskt. Avgränsninig görs ofta geografiskt. – Spridningen mellan olika populationer skall vara mindre Spridningen mellan olika populationer skall vara mindre

än inom populationenän inom populationen– Ofta är individerna inom en population mer genetiskt Ofta är individerna inom en population mer genetiskt

lika (mer släkt) än individer från olika populationerlika (mer släkt) än individer från olika populationer– En samling populationer inom ett större geografiskt En samling populationer inom ett större geografiskt

område kan tillsammans bilda en metapopulation. De område kan tillsammans bilda en metapopulation. De skall då kunna sprida sig mellan de olika populationerna skall då kunna sprida sig mellan de olika populationerna under en generationstid, dock mer eller mindre bra. T ex under en generationstid, dock mer eller mindre bra. T ex 1 av 10 eller en av 1000 under en genration.1 av 10 eller en av 1000 under en genration.

PopulationstillväxtPopulationstillväxtKonceptuell och matematisk Konceptuell och matematisk modell.modell.

• PopulationtillväxtPopulationtillväxtUnder ett tidsteg:Under ett tidsteg:– x antal individerx antal individer– b antal b antal

födslar/individfödslar/individ– d sannolikheten att d sannolikheten att

dö/individdö/individ– i antal individer som i antal individer som

immigrerarimmigrerar– e antalet individer e antalet individer

som emigrerar som emigrerar

Population xbx

födsel ‘dödslar’

i immigration

dx

e emmigration

PopulationtillväxtPopulationtillväxtUnder ett tidsteg:Under ett tidsteg:• x antal individerx antal individer• b antal födslar/individb antal födslar/individ• d sannolikheten att dö/individd sannolikheten att dö/individ• i antal individer som immigrerari antal individer som immigrerar• e antalet individer som emigrerar e antalet individer som emigrerar • x(t) antal individer vid tiden tx(t) antal individer vid tiden t

Population xbx

födsel ‘dödslar’

i immigration

dx

e emmigration

Tag ett tidsteg i taget: x(t+1)=x(t)+bx(t)-dx(t)+i-eförändring av populationen under ett tidsteg:x(t+1)-x(t)=bx(t)-dx(t)+i-ex(t+1)-x(t)=(b-d)x(t)+i-ex(t+1)-x(t)=Rx(t)+i-e R tillväxt per individ, en kombination

av födslar och dödslar, R=b-d, per tidsenhetx(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) (i en del litteratur är

R eller λ definierat som vårat 1+R )

Population xbx

födsel‘dödslar’

i immigration

dx

e emmigration

PopulationtillväxtPopulationtillväxtUnder ett tidsteg:Under ett tidsteg:• x antal individerx antal individer• b antal födslar/individb antal födslar/individ• d sannolikheten att dö/individd sannolikheten att dö/individ• i antal individer som immigrerari antal individer som immigrerar• e antalet individer som emigrerar e antalet individer som emigrerar • x(t) antal individer vid tiden tx(t) antal individer vid tiden t

Tag ett tidsteg i taget: x(t+1)=x(t)+bx(t)-dx(t)+i-eförändring av populationen under ett tidsteg:x(t+1)-x(t)=bx(t)-dx(t)+i-ex(t+1)-x(t)=(b-d)x(t)+i-ex(t+1)-x(t)=Rx(t)+i-e r tillväxt per individ, en kombination av födslar och dödslar, R=b-d, per tidsenhet

Kontinuerligt dvs ’väldigt små tidsteg’Dx(t)/dt=rx(t) differentialekvationx(t)=ertx(0) lösningen till

differentialekvationen

MetapopulationMetapopulation

Population xbx

födsel‘dödslar’

i immigration

dx

e emmigration

Population xbx

födsel‘dödslar’

i immigration

dx

e emmigration

Population xbx

födsel

i immigration

e emmigration

Population x‘dödslar’

i immigration

dx

e emmigration

Population xbx

födsel‘dödslar’

i immigration

dx

e emmigration

Populationstillväxten påverkas Populationstillväxten påverkas av....av....• Reproduktion, överlevnad, emmigration och Reproduktion, överlevnad, emmigration och

immigration påverkas av.....immigration påverkas av.....

– Klimat, väder (abiotiska faktorer)Klimat, väder (abiotiska faktorer)– Föda och andra arter (biotiska faktorer)Föda och andra arter (biotiska faktorer)

De abiotiska och de biotiska faktorerna kan variera De abiotiska och de biotiska faktorerna kan variera över tiden oberoende av populationens storleköver tiden oberoende av populationens storlek

De biotiska faktorerna kan dessutom bero av De biotiska faktorerna kan dessutom bero av populationens storlek, t ex hurmycket föda som populationens storlek, t ex hurmycket föda som finnsfinns

Population xbx

födsel‘dödslar’

iimmigration

dx

eemmigrationPopulationtillväxt påverkas Populationtillväxt påverkas

Under ett tidsteg:Under ett tidsteg:• x antal individerx antal individer• b antal födslar/individ b antal födslar/individ påverkas/ändraspåverkas/ändras• d sannolikheten att dö/individ d sannolikheten att dö/individ påverkas/ändraspåverkas/ändras• i antal individer som immigrerar i antal individer som immigrerar påverkas/ändraspåverkas/ändras• e antalet individer som emigrerar e antalet individer som emigrerar påverkas/ändraspåverkas/ändras• x(t) antal individer vid tiden t x(t) antal individer vid tiden t påverkas/ändras via påverkas/ändras via

parametrarna ovanparametrarna ovan

Tag ett tidsteg i tagetförändring 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 Antag att miljön är konstant över tidenöver tiden• Reproduktion, överlevnad, emmigration Reproduktion, överlevnad, emmigration

och immigration är samma hela tiden.och immigration är samma hela tiden.– Ränta på räntaRänta på ränta

•Dx(t)/dt=rx(t) differentialekvation•x(t)=ertx(0) lösningen till differentialekvationen•x(t+1)=(1+R)x(t) ett tidsteg i taget•x(t)=(1+R)tx(0) flera tidsteg

•Exponentiell tillväxt (utdöende)

Exponentiell tillväxt N(t+1)=R*N(t)+N(t)tillväxt per individ och tidR= -0,1 Du kan byta ut detta värdet

Startpopulationen N(0)= 1000 Du kan byta ut detta värde

population

0

200

400

600

800

1000

0 50 100Tid

Anta

l ind

ivid

er

population

population

0,01

0,1

1

10

100

1000

0 50 100

tid

loga

ritm

en a

v an

tal

indi

vide

r

population

Pröva själv i exceldokument, finns att hämta via Blackboard

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) 1000 Du kan byta ut detta värde

population

0

1000000

2000000

3000000

4000000

5000000

6000000

7000000

0 20 40 60 80 100

Tid

Ant

al in

divi

der

population

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

10000000

0 20 40 60 80 100

tid

loga

ritm

en a

v an

tal i

ndiv

ider

Populationstillväxt Populationstillväxt åldersstrukturåldersstruktur• Vi vet att reproduktion beror på ålder hos en individVi vet att reproduktion beror på ålder hos en individ• Vi vet att en del populationer har relativt sett fler Vi vet att en del populationer har relativt sett fler

unga individer än andra populationerunga individer än andra populationer• Alltså kan två populationer med samma antal Alltså kan två populationer med samma antal

individer tillväxa olika mycket beroende på hur stor individer tillväxa olika mycket beroende på hur stor andel som är gamla respektive unga. Populationens andel som är gamla respektive unga. Populationens ålderstrukturålderstruktur

• Strukturen beror på vilken reproduktion och Strukturen beror på vilken reproduktion och överlevnad som varit tidigareöverlevnad som varit tidigare

• Reproduktion och överlevnad beror på abiotiska och Reproduktion och överlevnad beror på abiotiska och biotiska faktorerbiotiska faktorer

Biologisk mångfaldBiologisk mångfald• Definiera begreppetDefiniera begreppet• Hur mäta?Hur mäta?• Vad påverkar artförekomst.Vad påverkar artförekomst.• Klimat och geografiKlimat och geografi• MarkanvändningMarkanvändning• LuftföroreningarLuftföroreningar

Definiera begreppet Biologisk Definiera begreppet Biologisk mångfaldmångfald•Antal arter och hur många individer för Antal arter och hur många individer för respektive artrespektive art•Finns metoder att räkna ut ett indexFinns metoder att räkna ut ett index•Regionalt kontra nationellt kontra Regionalt kontra nationellt kontra internationelltinternationellt•Vissa artgrupper kontra alla arter inom ett Vissa artgrupper kontra alla arter inom ett områdeområde

•Inte entydigt räkna ut indexInte entydigt räkna ut index•Inte möjligt att räkna ut för alla arter inom Inte möjligt att räkna ut för alla arter inom ett område pga för många arterett område pga för många arter

Vad påverkar artförekomst.Vad påverkar artförekomst.

• Biotiska och abiotiska faktorer påverkas avBiotiska och abiotiska faktorer påverkas av– KlimatzonerKlimatzoner– Geologi, berggrund, markförhålladenGeologi, berggrund, markförhålladen– Ålder på habitat, succesionÅlder på habitat, succesion– Angränsande habitat/miljöerAngränsande habitat/miljöer– Mänsklig påverkanMänsklig påverkan

• MarkanvändningMarkanvändning• LuftföroreningarLuftföroreningar• Mark/vatten utsläppMark/vatten utsläpp• Boende/kommunikationer-vägar/byggnader-anläggningarBoende/kommunikationer-vägar/byggnader-anläggningar• AvfallAvfall

• De lokala förhållandena vid en viss tidpunkt bestämmer De lokala förhållandena vid en viss tidpunkt bestämmer populationstillväxten. Lokala förhållanden är t ex vilka arter populationstillväxten. Lokala förhållanden är t ex vilka arter som råkar finnas just då, vilket väder det är/varit, ev som råkar finnas just då, vilket väder det är/varit, ev utsläpp och hur marken brukas just nu/senaste tidenutsläpp och hur marken brukas just nu/senaste tiden

• Kartan visar områden Kartan visar områden som positivt som positivt (kontinentalt (kontinentalt klimatinslag) eller klimatinslag) eller negativt (maritimt negativt (maritimt klimatinslag) avviker klimatinslag) avviker från det klimat som vore från det klimat som vore givet grundat enbart på givet grundat enbart på latitud och höjd över latitud och höjd över havet 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, Traktanalys, kartor över kartor över rikedomen av rikedomen av känsliga och känsliga och sällsynta sällsynta skogsarterskogsarterArter knutna till granRödlistade arter 2 poängIndikatorarter 1 poängPer kvadratmilFinns risk för att variation ett resultat av ej komplett datamaterial

Traktanalys, Traktanalys, rikedomen av rikedomen av känsliga och känsliga och sällsynta sällsynta skogsarterskogsarter

Arter knutna till ask, alm och lönnRödlistade arter 2 poängIndikatorarter 1 poängPer 5x5 km ytaNotera lövängsmarker på Gotland

Traktanalys, Traktanalys, rikedomen av rikedomen av känsliga och känsliga och sällsynta sällsynta skogsarterskogsarter

Arter knutna till ekRödlistade arter 2 poängIndikatorarter 1 poängPer 5x5 km ytaNotera Östergötland och eklandskapet

MiljömålMiljömål• Når vi delmålenNår vi delmålen

– KlimatpåverkanKlimatpåverkan– LuftLuft– FörsurningFörsurning– GifterGifter– OzonOzon– StrålningStrålning

Når vi delmålenNår vi delmålen• I flertalet fallen behövs fler åtgärder I flertalet fallen behövs fler åtgärder

för att nå delmålenför att nå delmålen• I stort är det luft, försurning och rikt I stort är det luft, försurning och rikt

odlingslandskap som visar bra trendodlingslandskap som visar bra trend

KlimatpåverkanKlimatpåverkan• Växthuseffekten – notera att alla Växthuseffekten – notera att alla

länder inte är överensländer inte är överens– U-länder kontra i-länderU-länder kontra i-länder– Vad blir effekten?Vad blir effekten?– En del anser det inte bevisat –svårt att En del anser det inte bevisat –svårt att

bevisabevisa

Vilka ’produktionsprocesser’ som bidrar till koldioxidutsläpp i Sverige.

FörsurningFörsurning• Skandinaviens magra jordar Skandinaviens magra jordar

är extra känsliga för är extra känsliga för försurning.försurning.

• Risväxter, bland annat Risväxter, bland annat blåbär och lingon, har under blåbär och lingon, har under senare år minskat i svensk senare år minskat i svensk skogsmark, som en följd av skogsmark, som en följd av kvävenedfallet.kvävenedfallet.

FörsurningFörsurning• Svavelnedfallet har minskatSvavelnedfallet har minskat• Kvävenedfallet konstant Kvävenedfallet konstant

trots minskat i nederbörden trots minskat i nederbörden men nederbörden har ökat i men nederbörden har ökat i sigsig

• 13% av arela kritiskt 13% av arela kritiskt belastadbelastad

• Återhämtning flera Återhämtning flera decennierdecennier

GifterGifter• Insektsbekämpningsmedel DDT Insektsbekämpningsmedel DDT • Industrikemikalier PCB Industrikemikalier PCB • Biprodukter vid produktion, organiska föreningar HCBBiprodukter vid produktion, organiska föreningar HCB• Problem:Problem:

– Långlivade som PCB finns kvarLånglivade som PCB finns kvar– Registret på kemiska produkter växerRegistret på kemiska produkter växer– Bekämpningsmedelsanvändning konstant/ökandeBekämpningsmedelsanvändning konstant/ökande

• PositivtPositivt– En del kända ämnen minskar i naturliga miljöerEn del kända ämnen minskar i naturliga miljöer

• Bromerade flamskyddsmedelBromerade flamskyddsmedel• Kadmium, kvicksilver, blyKadmium, kvicksilver, bly• Bekämpningsmedel i en del vattendragBekämpningsmedel i en del vattendrag

• Åtgärder:Åtgärder:– Minskad användningMinskad användning– Bättre/effektivare användningBättre/effektivare användning– Bättre hantering av rester/biprodukter - avfallshaneringBättre hantering av rester/biprodukter - avfallshanering

SUMMERINGSUMMERING• Biologisk mångfald ej entydigt men dock Biologisk mångfald ej entydigt men dock

hanterbart begrepphanterbart begrepp• Populationstillväxt- Populationstillväxt-

– skillnad individ och populationsnivåskillnad individ och populationsnivå– Vad som påverkas och av vadVad som påverkas och av vad

• Regional skillnader i Sverige för artförekomstRegional skillnader i Sverige för artförekomst• Miljömålen –Miljömålen –

– generellt problem generellt problem – speciellt klimatspeciellt klimat– Försurning stagneratFörsurning stagnerat– Gifter är svårbedömtGifter är svårbedömt

Kursens uppläggningKursens uppläggning• PopulationsekologiPopulationsekologi

– Kunskaper om populationstillväxtKunskaper om populationstillväxt– Populationernas interaktioner med miljö och andra arterPopulationernas interaktioner med miljö och andra arter

• Sveriges Biologiska Mångfald.Sveriges Biologiska Mångfald.– Tillstånd och förändringarTillstånd och förändringar– HotHot

• Sveriges miljömål (de som berör biologisk Sveriges miljömål (de som berör biologisk mångfald)mångfald)– Bestämdes 2001/2002, skall vara uppfyllda 2020Bestämdes 2001/2002, skall vara uppfyllda 2020– Hur ser det ut idag 2003?Hur ser det ut idag 2003?

Första avnittetFörsta avnittet• PopulationstillväxtPopulationstillväxt

– På vilket sätt tillväxer populationer?På vilket sätt tillväxer populationer?– Hur påverkar överlevnad och reproduktion på Hur påverkar överlevnad och reproduktion på

individnivå hela populationens tillväxt?individnivå hela populationens tillväxt?• Biologisk MångfaldBiologisk Mångfald

– Definiera begreppetDefiniera begreppet– Allmäna förutsättningarAllmäna förutsättningar

• MiljömålMiljömål– Status/når vi delmålen.Status/når vi delmålen.– Klimat,luft,försurning,gifter,ozon,strålningKlimat,luft,försurning,gifter,ozon,strålning