Abstract
Die räumliche Genetik ist ein relativ neues Gebiet in der Wildtier- und Naturschutzbiologie, das zu einem wesentlichen Instrument wird, um die Komplexität von Tierpopulationsprozessen aufzudecken und wirksame Strategien für die Erhaltung und Bewirtschaftung zu entwickeln. Konzeptionelle und methodische Entwicklungen auf diesem Gebiet sind daher von entscheidender Bedeutung. Hier präsentieren wir zwei neue methodologische Ansätze, die die analytischen Möglichkeiten von STRUCTURE und DResD erweitern. Mit diesen Ansätzen analysieren wir die Struktur und Migration einer Population grauer Wölfe (Canis lupus) in Nordosteuropa. Wir haben 16 Mikrosatelliten-Loci in 166 Individuen genotypisiert, die aus der Wolfspopulation in Estland und Lettland stammen, die seit Jahrzehnten einem starken und kontinuierlichen Jagddruck ausgesetzt ist. Unsere Analyse hat gezeigt, dass diese relativ kleine Wolfspopulation durch vier genetische Gruppen repräsentiert wird. Wir verwendeten auch einen neuartigen methodischen Ansatz, bei dem die räumliche Trennung genetischer Gruppen durch lineare Interpolation statistisch getestet wird. Die neue Methode, die in der Lage ist, die Ausgabe des Programms STRUCTURE zu verwenden, kann in der Populationsgenetik in großem Umfang angewendet werden, um sowohl Kernbereiche als auch Bereiche von geringer Bedeutung für genetische Gruppen aufzudecken. Wir verwendeten auch eine kürzlich entwickelte, räumlich explizite, auf Einzelpersonen basierende Methode DResD und verwendeten sie zum ersten Mal für Mikrosatellitendaten, wobei ein Migrationskorridor und Barrieren sowie mehrere Kontaktzonen sichtbar wurden.
Hulva et al. (2018): Wolves at the crossroad: Fission-fusion range biogeography in the Western Carpathians and Central Europe. DOI: 10.1111/ddi.12676. Volltext Google Translate.
Abstract
Ziel
Die Bevölkerungsfragmentierung ist ein Leitmotiv der Naturschutzbiologie, die Auswirkungen der Wiederverbindung der Bevölkerung sind jedoch weniger gut untersucht. Die jüngste Neukolonialisierung großer Fleischfresser in Europa ist ein gutes Modell für die Untersuchung dieses Phänomens. Wir wollen neue Daten zur Verbreitung und zur populationsgenetischen Struktur des grauen Wolfs in Mitteleuropa, einer Region, die als häufige Kreuzungs- und Kontaktzone verschiedener phylogeografischer Abstammungslinien angesehen wird, in einem biogeografischen Kontext aufzeigen.
Ort
Westkarpaten, Mitteleuropa.
Methoden
In Übereinstimmung mit der Annahme eines hochmobilen Säugetiers wurden individuelle Bayes'sche Cluster und eine nachträgliche Definition der Populationen verwendet. Die Integration der landschaftsgenetischen und biogeografischen Rahmenbedingungen ermöglichte die Identifizierung von Übergängen in der Populationsarchitektur. Diese Muster könnten isolierenden Faktoren zugeschrieben werden, die auf historischem Wissen über die Artendemographie beruhen.
Ergebnisse
Die genetische Differenzierung spiegelt die Isolierung der Bevölkerung und erkannte Umweltcluster wider, was auf eine ökotypische Variation schließen lässt. Die Ost-West-Spaltung in den Westkarpaten ist wahrscheinlich ein Zeichen für die Zersplitterung des Verbreitungsgebiets bei Engpässen im 20. Jahrhundert. Die mitochondriale Variabilität ist schwächer als die nukleare Variabilität, was auf eine Founder-Flush-Demographie hinweist. Mikrosatelliten zeigen in den Karpaten eine feinere Differenzierung als in der europäischen Ebene, was der topografischen Heterogenität entspricht. Weiträumige Ausbreitung eines Karpatenwolfs (ca. 300 km), Ansiedlung von Enklaven aus der Tieflandpopulation und Beimischung von Gebirgswölfen wurden festgestellt, was auf eine Populationsfraktion hinweist, die einen großräumigen Genfluss erzeugt.
Hauptschlussfolgerung
Karpatenwölfe sind durch Perioden des Bevölkerungs- und Verbreitungsrückgangs aufgrund der Ausrottung gekennzeichnet, was die Refugialrolle der alpinen Lebensräume und peripatrischen Effekte erleichtert, gefolgt von Ausdehnungen und Verschmelzungen, die wahrscheinlich durch den Waldübergang, die Anpassung der Bevölkerung und die Bemühungen um die Bewirtschaftung des Naturschutzes verursacht wurden. Neue Vorkommen und Hybridisierungsereignisse lassen weitere Kontakte zwischen ehemals isolierten Populationen vermuten, mit potenziell gegensätzlichen Auswirkungen von Heterosis und Auszuchtdepression. Die Erholung der Bevölkerung könnte aufgrund der Isolierung durch die Umwelt und der anthropogenen Einflüsse behindert werden.
Szewczyk et al. (2019): Dynamic range expansion leads to establishment of a new, genetically distinct wolf population in Central Europe. DOI: 10.1038/s41598-019-55273-w. Volltext Google Translate.
Abstract
... Leseempfehlung für Molekularbiologen*; ich habe mir hauptsächlich die bunten Punkte auf den Karten angeschaut.Lokale Extinktions- und Rekolonisationsereignisse können die genetische Struktur von unterteilten Tierpopulationen beeinflussen. Der graue Wolf (Canis lupus) wurde aus den meisten Teilen Europas ausgestorben, hat aber kürzlich einen großen Teil seines historischen Verbreitungsgebiets neu besiedelt. Im westlichen Teil der europäischen Tiefebene ist eine außergewöhnlich dynamische Zunahme der Wolfspopulation zu beobachten. Die genetischen Konsequenzen dieses Prozesses sind jedoch noch nicht vollständig geklärt. Wir wollten die genetische Vielfalt dieser kürzlich etablierten Wolfspopulation in Westpolen (WPL) untersuchen, ihre Herkunft bestimmen und neue Daten zur populationsgenetischen Struktur des grauen Wolfs in Mitteleuropa liefern. Wir verwendeten sowohl räumlich explizite als auch nicht explizite Bayes'sche Clustering-Ansätze sowie eine modellunabhängige, multivariate Methode DAPC, um auf die genetische Struktur eines großen Datensatzes (881 identifizierte Individuen) von Wolf-Mikrosatelliten-Genotypen zu schließen. Um die in der untersuchten Population beobachteten Muster in einen breiteren biogeografischen Kontext zu stellen, analysierten wir auch ein Fragment der mtDNA-Kontrollregion, das in früheren Studien häufig verwendet wurde. In den neu besiedelten Gebieten westlich der Weichsel stellten wir im Vergleich zu einer Quellpopulation einen leicht verringerten Allelreichtum und eine geringere Heterozygotie fest. Wir entdeckten eine relativ starke West-Ost-Strukturierung bei Tieflandwölfen, die wahrscheinlich auf Gründerflush [founder-flush] und Allelsurfen [allel-surfing] während der Verbreiterung des Verbreitungsgebiets zurückzuführen ist und zu einer klaren Unterscheidung der genetischen Gruppen von WPL, östlichem Tiefland und Karpaten führt. Interessanterweise bildeten Wölfe aus kürzlich rekolonialisierten Berggebieten (Sudetes Mts, Südwestpolen) eine Ansammlung von Tiefland-, nicht jedoch Karpatenwolfpopulationen. Wir haben auch ein Gebiet in Zentralpolen identifiziert, das ein Schmelztiegel der westlichen, östlichen Tiefland- und Karpatenwölfe zu sein scheint. Wir schließen daraus, dass der Prozess der dynamischen Rekolonialisierung des mitteleuropäischen Tieflandes zur Bildung einer neuen, genetisch unterschiedlichen Wolfspopulation führt. Zusammen mit der Ansiedlung und Etablierung von Rudeln in Bergen durch Flachlandwölfe und umgekehrt lässt sich vermuten, dass die derzeitige wolfgenetische Struktur in Mitteleuropa eher von der demografischen Dynamik und möglicherweise von anthropogenen Barrieren als von ökologischen Faktoren (z. B. vom Lebensraum abhängige Verbreitungsmuster) beeinflusst wird.
*(Für solche die es noch werden wollen (mit zuviel Freizeit und Spaß bei Excel), siehe hier. )