Zakład Badania Ssaków Polskiej Akademii Nauk, Białowieża
Ryś (Lynx lynx) - Wpływ historii ewolucyjnej i czynników antropogenicznych na strukturę genetyczną populacji
Kierownik projektu: Krzysztof Schmidt
Wspólpracownicy:
- Rafał Kowalczyk (ZBS PAN)
- Włodzimierz Jędrzejewski (ZBS PAN)
- Henryk Okarma (Instytut Ochrony Przyrody PAN)
- Mirosław Ratkiewicz (Instytut Biologii, Uniwersytet w Białymstoku)
- Vadim E. Sidorovich (Centrum Zasobów Biologicznych Narodowej Akademii Nauk Białorusi)
- Linas Balčiauskas (Instytut Ekologii, Uniwersytet w Wilnie)
Tło badań
Do niedawna badania nad ekologią rysia eurazjatyckiego (Lynx lynx) pozwalały przypuszczać, że jest to gatunek charakteryzujący się dużymi możliwościami dyspersji, a w konsekwencji intensywnym przepływem genów. Jednak najnowsze prace zwróciły uwagę, że jego populacje mogą podlegać działaniu wielu czynników, które prowadzą do ograniczenia przepływu genów między nimi i ich różnicowania się na odrębne jednostki genetyczne. Skutkuje to również ograniczaniem poziomu ich wewnętrznej zmienności. Na szczególną uwagę zasługują populacje rysia zasiedlające Karpaty oraz północno-wschodnią Polskę, ponieważ wstępne badania pokazują, iż charakteryzują się one nie tylko odrębnością genetyczną od innych populacji, ale również małą zmiennością morfologiczną. Istnieją przesłanki sugerujące, że w różnicowaniu się populacji rysia mogły odegrać rolę czynniki związane zarówno z ich historią ewolucyjną (występowanie refugiów glacjalnych), jak i oddziaływaniem człowieka (fragmentacja środowiska).
Cele badań
Celem niniejszego projektu jest zbadanie poziomu zróżnicowania genetycznego i powiązań filogenetycznych między populacjami rysia eurazjatyckiego na obszarze wschodniej i północnej Europy obejmującym Karpaty, północno-wschodnią Polskę, Ukrainę, Białoruś, Litwę, Finlandię, Skandynawię i Rosję. Badania będą obejmowały populacje rysia o różnej historii demograficznej, różnym wpływie czynników antropogenicznych, a także zasiedlające różne biocenozy, dlatego powinny one umożliwić interpretację przyczyn obserwowanego zróżnicowania. Badania pomogą ustalić, czy w Europie istnieją rzeczywiście różne linie filogenetyczne rysi oraz czy dochodzi do wymiany genów między nimi. Pozwolą poznać rolę czynników historycznych (kolonizacja postglacjalna z różnych refugiów) jak i antropogenicznych (współczesna działalność człowieka: redukcja liczebności, fragmentacja środowiska) w kształtowaniu się obecnej struktury genetycznej ich populacji. Informacje dotyczące struktury genetycznej populacji rysia, powinny mieć istotne znaczenie dla podejmowania decyzji związanych z programami ochrony gatunku, takich jak reintrodukcje, przesiedlania i budowa korytarzy ekologicznych.
Metody
Materiał do badań będzie zbierany przy pomocy nieinwazyjnej metody pobierania włosów od wolno-żyjących rysi (w krajach, gdzie ryś podlega ścisłej ochronie) oraz zostanie pozyskany od zwierząt legalnie odstrzeliwanych (w krajach, gdzie jest zwierzęciem łownym). Analizy genetyczne zostaną przeprowadzone na podstawie markerów mikrosatelitarnych, a także regionu kontrolnego oraz cytochromu b mitochondrialnego DNA oraz markerów mikrosatelitarnych zlokalizowanych na chromosomie Y.
Oczekiwane wyniki
Niniejszy projekt powinien dostarczyć danych, które pomogą ustalić:
- jaki jest poziom zróżnicowania genetycznego i przepływu genów pomiędzy populacjami rysi na obszarze wschodniej i północnej Europy (skraj zasięgu gatunku), w odniesieniu do populacji z Rosji (rejon Uralu - wewnętrzna część zasięgu) - wpływ rozmieszczenia geograficznego,
- czy zmienność środowiska i dostępności ofiar w obrębie zachodniej części areału rysia może wpływać na strukturę genetyczną jego populacji, podobnie jak u wilka,
- jakie jest pochodzenie populacji rysia z północno-wschodniej Polski - czy są one bliżej związane z rysiami z terenu Białorusi (na co wskazywałyby połączenia środowisk leśnych), czy z krajów bałtyckich, z którymi przypuszczalnie w czasach historycznych stanowiły ciągłą populację,
- jakie jest pochodzenie populacji karpackiej rysia - czy stanowi ona odrębną linię ewolucyjną, czy też jest jedną z subpopulacji, która ukształtowała się w wyniku współczesnej fragmentacji środowiska i izolacji,
- czy zróżnicowanie genetyczne populacji rysia we wschodniej i północnej Europie ma znaczenie dla podejmowania działań w aktywnej ochronie gatunku; jeśli tak, to które populacje powinny być chronione jako niezależne jednostki ewolucyjne, a które mogą być łączone w ramach jednej metapopulacji w celu wzbogacania ich różnorodności genetycznej.
Literatura:
Gugolz D., Bernasconi M. V., Breitenmoser-Würsten C. and Wandeler P. 2008. Historical DNA reveals the phylogenetic position of the extinct Alpine lynx. Journal of Zoology: 1-8.
Hellborg L., Walker C.W., Rueness E.K., Stacy J.E., Kojola I., Valdmann H., Vila C., Zimmermann B., Jakobsen K.S., Ellegren H. 2002. Differentiation and levels of genetic variation in northern European lynx (Lynx lynx) populations revealed by microsatellites and mitochondrial DNA analysis. Conservation Genetics 3: 97-111.
Rueness EK, Jorde PE, Hellborg L, Stenseth NC, Ellegren H, Jakobsen KS (2003) Cryptic population structure in a large, mobile mammalian predator: the Scandinavian lynx. Molecular Ecology 12: 2623-2633.
Schmidt K., Kowalczyk R. Ozolins J. Männil P. and Fickel J. 2009. Genetic structure of the Eurasian lynx population in north-eastern Poland and the Baltic states. Conservation Genetics 10: 497-501.
Schwartz MK, Mills LS, McKelvey KS, Ruggiero LF, Allendorf FW (2002) DNA reveals high dispersal synchronizing the population dynamics of Canada lynx. Nature 415: 520-522.
Schwartz MK, Mills LS, Ortega Y, Ruggiero LF, Allendorf FW (2003) Landscape location affects genetic variation of Canada lynx (Lynx canadensis). Molecular Ecology 12: 1807-1816.
Stenseth N.C., Shabbar A., Chan K.S., Boutin S., Rueness E.K., Ehrich D., Hurrell J.W., Lingjaerde O.C., Jakobsen K.S. 2004. Snow conditions may create an invisible barrier for lynx. PNAS, 101: 10632 - 10634.