BIOROZNORODNOSC - EGZAMIN

PROTOKÓŁ Z NAGOI

010 Nagoya Protocol on Access and Benefit Sharing Zasady uczciwego i sprawiedliwego podziału korzyści wynikających z wykorzystania zasobów genowych ● uregulowany prawnie dostęp do zasobów genowych ● Material Transfer Agreement - MTA - dokument zawierający warunki wykorzystania danego obiektu z banku genów w hodowli odmian komercyjnych

Przykład rośliny inwazyjnej:

Barszcz Sosnowskiego ○ Pochodzi: Kazachstanu ○ W latach 50 - 70 XX wieku wprowadzony do upraw w krajach bloku wschodniego, w tym Polski, jako roślina pastewna ○ Z powodu problemów z uprawą i zbiorem, głównie zagrożenia dla zdrowia ludzi, uprawy porzucono ○ Zaczął rozprzestrzenić się w środowisku, stając się gatunkiem inwazyjnym ○ Występuje głównie w zbiorowiskach przekształconych przez człowieka: przydroża, pola uprawne, pastwiska i łąki, ogrody i parki , lecz także lasy ○ Zawiera olejki eteryczne, które w obecności światła słonecznego (szczególnie UV) powoduje poważne i długotrwałe oparzenia skóry. ○ Objęty prawem ograniczenia upraw, rozmnażania i sprzedaży na terenie Polski i Unii Europejskiej

KONWENCJA O RÓŻNORODNOŚCI BIOLOGICZNEJ (CBD) - 1992

Cel główny: zachowanie i ochrona pełnej różnorodności biologicznej przy przestrzeganiu zasady sprawiedliwego podziału i korzyści

9. Shetland - archipelag należący do Wysp Północnych Szkocji

Głuptaki: ● Żyją na skałach (urwiskach), gdzie nie grozi im atak drapieżników ● To największy brytyjski ptak morski, waży do 3,5kg ● Mają żółte głowy, niebieskie pierścienie wokół oczu, duże dzioby ● Samica składa 1 jajo, z którego pisklę (guga) wykluwa się po 5-6 tyg ● Stadia upierzenia → białe puchate - czarne, wodoodporne pióra potrzebne na morzu ● Dieta → tłusta z regurgitowanej makreli i śledzia ● Efekt działania człowieka → plastikowe linki, żyłki wędkarskie, odpady plastikowe pozostawione w morzu, na piasku, z których głuptaki budują gniazda (czasem plączą się w nich i wiszą na urwisku, nie mogąc się wydostać, aż nie umrą) ● Utrata bioróżnorodności → nadmierne rybołówstwo, stosowanie włoków (trałowanie), niszczenie siedlisk na dnach mórz

2. Powodzie - bóbr europejski

Jeżeli temperatura dalej będzie rosnąć (globalne ocieplenie) to nawet 51% populacji całego świata mogą grozić poważne powodzie à jest zwierzę które może pomóc. ● To ziemno-wodne ssaki, są z natury inżynierami → powalając drzewa i budując tamy przyczyniają się do poprawy jakości rzek (spowalniają je, oczyszczają i zwiększają zasoby wody) ● Może ważyć do 38 kg (większy od borsuka) ● Mają wodoodporną powiekę i ogon 'jak ster' ● Roślinożerny - zrywają z drzew korę i zjadają bogate w cukry kambium; paprocie, jeżyny, orlice

Polski Bank Genów

Krajowe Centrum Roślinnych Zasobów Genowych w Instytucie Hodowli i Aklimatyzacji Roślin (IHAR) w Radzikowie

Monitorowanie siedlisk metodami skanowania laserowego

LiDAR - Light Detection And Ranging ● Metoda modelowania terenu w trzech wymiarach ● Oparta na pomiarze odległości przez oświetlenie celu światłem laserowym i pomiarze czasu odbicia ● ALS - Airborne Laser Scanning - LiDAR wykonywany z powietrza

Identyfikacja siedlisk i sposobu użytkowania lądu

Misja Sentinel-2 Europejskiej Agencji Kosmicznej ● Dwa satelity systematycznie obserwujące powierzchnię Ziemi w wysokiej rozdzielczości ● Dane miejsce na Ziemi obserwowane jest raz na 10 dni ● Satelity zbierają dane wielowidmowe: światło widzialne i podczerwień ● piksel o boku 10-60 metrów (piksel - najmniejszy element obrazu, pojedynczy punkt o pojedynczym kolorze) ● Zebrane obrazy dostępne są publicznie

Kategorie EICAT - opisują poziom negatywnego wpływu gatunku obcego na środowisko, w którym się rozprzestrzenia:

Moderate: gatunek obcy powoduje zmniejszenie populacji przynajmniej jednego taksonu Major: gatunek obcy w miejscu inwazji powoduje utratę populacji Massive: gatunek obcy w miejscu inwazji powoduje utratę populacji przynajmniej jednego taksonu, i ta utrata nie jest naturalnie odwracalna - przywrócenie taksonu wymagałoby udziału człowieka

Przyczyny erozji genetycznej:

Rolnicy kupują nasiona nowych odmian i pozbywają się nasion starych populacji lokalnych, często najbardziej przystosowanych do miejscowych warunków klimatyczno -glebowych ● Pełna pula genowa gatunku → gatunki dzikie (udomowienie) → odmiany lokalne (hodowla) → linia hodowlana (hodowla) → monokultura (elitarna pula genowa) ● Inne przyczyny → niezrównoważona eksploatacja zasobów przyrodniczych, degradacja środowiska, zmiana sposobu zagospodarowania terenu

Wykrywanie roślinności za pomocą NDVI

Rośliny absorbują światło czerwone, ale odbijają światło podczerwone. Stąd możliwe jest ich rozróżnienie np. od gleby, która podobnie odbija obie te części widma.

Monitorowanie populacji gatunków

Satelita WorldView-3 firmy Maxar Technologies

Banki genów

Stanowią źródło zasobów genowych dla hodowli od gatunku dzikiego, przez stare odmiany i odmiany lokalne

POZYSKIWANIE ZASOBÓW GENOWYCH

W Polsce od wielu lat prowadzone jest systematyczne gromadzenie zasobów genowych 1. Krajowe odmiany hodowlane Odmiany i linie hodowlane są najlepszymi kombinacjami genów, dającymi największe efekty produkcyjne. Są one rezultatem talentu, intuicji i zdolności obserwacji ich twórców. Stanowią dorobek kulturowy narodu, które jest zachowywany dla następnych pokoleń2. Ekspedycje 3. Wymiana z zagranicznymi ośrodkami hodowlanymi oraz bankami genów

3. Morza i wyspy - Morze Hebrydzkie:

Zimna woda jest bogata w substancje odżywcze à nutrient upwelling - wznoszenie się zimnej wody na powierzchnie (coś jak nawożenie pola uprawnego). Wody są bogate w zooplantkton - znajdują się w nim zwierzęta mikroskopijne jak i większe gatunki np. meduzy ● Zooplankton ściąga wodne zwierzęta - makrele, śledzie, szproty, tobiasze ● Tobiasze (tłuste pożywne ryby) ściągają ptaki morskie, walenie, delfiny, długoszpar (rekin olbrzymi)

Czym jest bank genów?

centra zasobów genowych prowadzące prace nad zachowaniem genotypów w postaci nasion, organów do rozmnażania wegetatywnego, kultur tkankowych, pyłku, DNA, herbariów

Monitorowanie bioróżnorodności

metody mające na celu określenie różnych parametrów bioróżnorodności w różnych skalach przestrzennych, w tym monitorowanie zdalne (remote sensing) z użyciem zdjęć lotniczych i satelitarnych.

Fitochorion

obszar geograficzny o stosunkowo jednolitym składzie szaty roślinnej

Zielona rewolucja

postęp technologiczny w latach 60-70 w krajach azjatyckich i Ameryki Południowej

Fitogeografia

zajmuje się badaniem rozmieszczenia roślin na kuli ziemskiej

GISD - Global Invasive Species Database

● Baza danych gatunków inwazyjnych prowadzących przez IUCN ● Szczegółowe informacje o gatunkach, o zasięgach szkodliwego występowania, o mechanizmach zagrożenia

Państwo paleotropikalne

● Drugie pod względem wielkości ● Obejmuje większą część Afryki i południową Azję ● Flora bogata, silnie zróżnicowana ● Około 40-50 rodzin endemicznych ● Z państwa paleotropikalnego pochodzi wiele roślin użytkowych: ○ Z Afryki: kawa, sorgo, arbuz ○ Z Azji: ryż, bawełna, ogórek, banan, trzcina cukrowa, herbata, pieprz i inne ● Przykłady rodzin endemicznych: ○ Dzbanecznikowate (Nepenthaceae) obejmujące jeden rodzaj dzbanecznik (Nepenthes) z około 170 gatunkami ○ Bananowate (Musaceae) obejmujące 2-3 rodzaje i ponad 40 gatunków

Czym jest erozja genetyczna?

● Erozja genetyczna → utrata zmienności w uprawach i naturalnych populacjach, nieodwracalna utrata genów, ich kombinacji i gatunków na terenach ich dotychczasowego występowania ● Prowadzi do zaburzenia genetycznego, które może w najbliższych dziesięcioleciach zwiększyć zagrożenie ludzkości głodem - zmiany klimatyczne ● Zjawisko to jest najdotkliwsze na obszarach dotyczących ostoi miejscowych odmian i prowadzi często do stymulacji bez wyjścia

5. Zrównoważona produkcja żywności - akwakultura:

● Farmy małży prowadzi się na wybrzeżach WB od setek lat - mały wpływ na środowisko ● Farmy znajdują się blisko źródła zanieczyszczenia ● Technologia długiej liny - młode osobniki zbiera się z wody i uprawia na sznurkach zawieszonych na pinie od sadzonej kotwicy ● Małże filtrują otaczającą je wodę pochłaniając jako pożywienie drobiny planktonu i algi ● Dzięki farmom przybywa różnych gatunków ryb - małże są pożywieniem; zwiększają bioróżnorodność; naturalne źródło białka

Gatunek inwazyjny:

● Gatunek obcy, którego rozprzestrzenienie zagraża różnorodności biologicznej i usługom ekosystemowym. ● Charakteryzuje się znaczną ekspansywnością, często ze względu na szybki przyrost, dużą plenność, brak naturalnych szkodników czy pasożytów w nowym środowisku. ● Jego ekspansja powoduje wypieranie rodzimych gatunków roślin, modyfikację i degradację siedlisk.

Gatunek obcy

● Gatunek pochodzący z innego ekosystemu lub obszaru geograficznego, czyli znajdującego się pozas swoim naturalnym zasięgiem ● Introdukcja: celowe sprowadzenie do nowego środowiska przez ludzi ● Zawleczenie: przypadkowe sprowadzenie do nowego środowiska

Hodowla roślin

● Jedna z dyscyplin nauk rolniczych zajmująca się wytwarzaniem nowych, lepszych odmian, a także zachowanie odmian istniejących ● Nauka, sztuka, technologia genetyczna zmieniania roślin

8. Wyspa Arran w Szkocji - zanikanie życia w wodach:

● Kraby, wodorosty, ryby - w ciągu lat (2-3) zaczęły znikać ● COAST w 1995 r. - celem jest odwrócenie zmian w siedliskach morskich wyspy Arran ● Zatoka Lamlash stała się pierwszym morskim rezerwatem pod ochroną społeczną w Szkocji

Państwo przylądkowe

● Najmniejsze państwo florystyczne na świecie, powierzchna ~85000 km2 - porównywalna do Austrii

Konsekwencje erozji genetycznej

● Nowe, wysokowydajne odmiany, zwykle obcego pochodzenia, są zawężone genetycznie i muszą być często wymieniane na nowe ● Ryzyko dużych strat związanych ze stresem biotycznym/abiotycznym - Phytophthora/ziemniak, Helminthosporium/kukurydza ● Stare genotypy roślin przepadają bezpowrotnie → nie można wrócić do genów, które posiadły

Państwo neotropikalne

● Obejmuje Amerykę Środkową oraz Amerykę Południową z wyjątkiem jej południowego krańca ● Państwo bogate florystycznie ● Szczególna różnorodność roślin okrytozalążkowych, około 90 tys. gatunków ● Stosunkowo mała liczba gatunków roślin nagozalążkowych ● Około 40 rodzin endemicznych ● Wywodzą się stąd liczne rośliny uprawne, np.: ziemniak, kukurydza, słonecznik, ananas, papryka, pomidor, dynia, kakaowiec, marakuj

Państwo australijskie

● Obejmuje kontynent Australię, Tasmanię i część Nowej Zelandii ● Około 13000 gatunków okrytonasiennych ● 13 endemicznych rodzin, endemity stanowią 90% flory ● Przykłady endemitów: ○ Dasypogonaceae ○ Blandfordiaceae ○ Austrobaileyaceae - rodzina uważana za jedną z najstarszych wśród okrytonasiennych, obejmująca obecnie pojedynczy tropikalny gatunek Austrobaileya scandensa

Państwo holoarktyczne

● Obejmuje największy obszar: całą północną strefę umiarkowaną i zimną ● Europa, północna Afryka, większość Azji, prawie cała Ameryka Północna ● Flora państwa holoarktycznego wywodzi się z prehistorycznego kontynentu Laurazji ● Reprezentantami są rodziny: wierzbowate, brzozowate, klonowate, różowate, krzyżowe, selerowate ● Liczne gatunki z rodziny astrowatych i motylkowatych ● Wśród nagonasiennych obficie występują rodzaje: sosna, jodła, świerk, modrzew, jałowiec ● Około 30 rodzin endemicznych, w tym miłorzębowe (Ginkgoaceae) reprezentowane obecnie przez jeden gatunek, miłorząb dwuklapowy (Ginkgo biloba), czy piwoniowate (Paeoniacea)

Państwo antarktyczne

● Obejmuje większość obszarów na południe od równoleżnika 40°S ● Antarktyda, południowa część Patagonii, większa część Nowej Zelandii, i inne wyspy ● Regiony odległe geograficznie lecz o spokrewnionej florze, połączone wspólną historią sięgającą Gondwany ● Poniżej 10 tys. gatunków roślin okrytonasiennych ● 8 rodzin endemicznych, w tym Halophytaceae zawierająca jeden gatunek, Halophytum ameghinoi endemiczna w Patagonii

Ochrona różnorodności in situ i ex situ

● Ochrona in situ - w środowisku naturalnego występowania gatunku, najbardziej właściwa metoda ochrony zasobów genowych roślin użytkowych ● Ochrona ex situ - ochrona poza środowiskiem naturalnego występowania, jest często jedyną możliwą formą zachowania w stanie żywym wielu odmian i genotypów roślin uprawnych

Sześć państw florystycznych świata

● Państwo holoarktyczne (Holoarktis) ● Państwo paleotropikalne (Palaeotropis) ● Państwo neotropikalne (Neotropis) ● Państwo australijskie (Australis) ● Państwo antarktyczne (Holantarctis) ● Państwo przylądkowe (Capensis)

Zachowanie zasobów genowych w Polsce

● Program Ochrony Zasobów Genowych Roślin Użytkowych rozpoczęto realizować w Polsce w 1979 roku ● Ma on na celu ochronę materiału genetycznego najważniejszych roślin uprawnych i ich dzikich krewnych na potrzeby hodowli i badań, także ochronę gatunków zagrożonych i rzadko występujących

Przechowywanie nasion w niskich temperaturach

● Sercem banku genów są komory przeznaczone do długoterminowego przechowywania nasion ● Niska temperatura -18C lub 0C → pozwala utrzymać żywotność nasion przez wiele lat - w zależności od gatunku ● Zanim nasiona trafią do chłodni, muszą być przygotowane: - suszenie - wilgotność 6-10% ● W długotrwałej przechowalni banku genów w IHAR w Radzikowie zgromadzono blisko 60 000 próbek nasion reprezentujących ok. 250 gatunków ● Nasiona roślin leśnych, także chronionych i zagrożonych są przechowywane w Leśnym Banku Genów w Kostrzycy k. Karpacza

Genetyczne doskonalenie roślin

● Syndrom udomowienia → Różnice fenotypowe pomiędzy roślinami uprawnymi, a ich dzikimi przodkami ● Poszukiwanie na poziomie molekularnym tzw. "genów udomowienia" gatunku ● Szereg ciekawych odkryć, np. ogórek: ○ Zmiany w zdolności do biosyntezy metabolitów wtórnych → karotenoidy/kukurbitacyny ○ Wielkość i plon owoców → selekcja żeńskości

EICAT → Environmental Impact Classification of Alien Tax

● System klasyfikacji gatunków obcych pod względem ich wpływu na środowisko, w szczególności na bioróżnorodność ● Zaproponowany w 2020 roku przez IUCN (International Union for Conservation of Nature) ● IUCN - unia mająca na celu ochronę przyrody, złożona z ponad 1300 organizacji i około 15000 ekspertów, założona w 1948 r

JAKA CZĘŚĆ GATUNKÓW ROŚLIN TWORZĄCYCH RÓŻNORODNOŚĆ BIOLOGICZNĄ MA BEZPOŚREDNIE ZNACZENIE DLA CZŁOWIEKA?

● Tylko 30 gatunków roślin uprawnych "żywi" świat - dostarcza 95% kalorii uzyskiwanych ze wszystkich roślin uprawnych Pszenica, ryż i kukurydza dostarczają na potrzeby naszej konsumpcji więcej niż połowę kalorii pochodzenia roślinnegoDalsze 6 gatunków: sorgo, proso, bataty, soja, trzcina i buraki cukrowe - 26% kalorii Ponieważ jesteśmy uzależnieni od tak niewielkiej liczby gatunków, jedyną właściwą drogą postępowania jest ochrona materiału genetycznego tych gatunków Cenna jest każda kombinacja genów odpowiedzialna za korzystne cechy danej odmiany

6. Podziemne uprawy:

● Uprawa roślin pionowo w nieużywanych podziemiach bez dostępu światła słonecznego ● Używając energooszczędnego oświetlenia LED i hydroponiki, która nie wymaga gleby ● Uprawy niezależne od pogody i pór roku ● Świeże mikrolistki uzyskuje się bez pestycydów → mają 90 razy więcej składników odżywczych niż dojrzałe rośliny (uzyskuje się je w 2 tyg) ● Wykorzystanie marnującej się energii → ciepło wydostające się z budynków tj. drapacze chmur można by wykorzystać do ogrzewania upraw na miejscu

Monitorowanie populacji słonia afrykańskiego - największego współcześnie żyjącego zwierzęcia lądowego

● Wykorzystanie sztucznej sieci neuronowej - systemu przetwarzania informacji zainspirowanego sposobem działania układu nerwowego ● Trenowanie sieci neuronowej za pomocą zdjęć ze słoniami wskazanymi przez człowieka ● Sieć neuronowa uczy się rozpoznawać słonie na zdjęciach satelitarnych

7. Wyspa Skomer w Walii - obszar chroniony:

● Z innymi gatunkami tworzą na klifach wielkie kolonie ● Rozpoczynają reprodukcje w wieku 5 lat; żyją do 20 (rekordowy wiek na wyspie to 38 lat) ● Ptaki wybierające partnera nieraz ocierają się dziobami ● Budują podziemne nory, samica składa 1 jajo ● Podstawą diety są tobiasze; pisklę potrzebuje karmienia nawet 8 razy dziennie ● Mewy napadają na maskonury - zabierają im pokarm ● Potrafią nurkować do 60m ● W innych miejscach na świecie obserwuje się drastyczne spadki w populacjach → są bardzo czułe na niekorzystne zmiany klimatu ● W WB żyje 10% światowej populacji maskonura

„Zielenienie" i „brązowienie" tundry opisuje zmiany w ilości i żywotności wegetacji w tundrze

● Zielenienie - mierzone jako wzrost NDVI ● Brązowienie - mierzone jako spadek NDVILata 2000-2016: Obserwuje się stopniowe zielenienie tundry (wzrost NDVI), które częściowo da się wyjaśnić przez zmiany klimatu - cieplejsze lata w tundrze

Państwa florystyczne (państwa roślinne):

● charakteryzują się endemizmem na poziomie rodzin ● dzielą się na obszary i prowincje ● zaproponowane przez botaników Ronalda Gooda i Armena Tachtadżiana

1. Wyspa Mull w Szkocji - Orzeł Bielik:

● największy ptak drapieżny WB o rozpiętości skrzydeł do 2,4m ● ciemnobrązowe, głowa barwy czekoladowej ● w wieku 5 lat uzyskują kolor blond z jasno żółtym dziobem i lśniącym białym ogonem ● wymarł w wyniku polowań w XIX w (nie chciano by drapieżniki polowały na pasące się owce) → konflikt ze zwierzętami gospodarskimi ○ bieliki są padlinożercami - często interesują się zwierzętami zaatakowanymi przez inne drapieżniki ● ostatni osobnik w Wyżynnej Szkocji został upolowany na Szetlandach w 1918 r. ● program reintrodukcji nabrał tempa w latach 70 à najlepszy program ochrony przyrody na świecie ● po 10 latach od reintrodukcji zaobserwowano udaną próbę założenia rodziny ● zbieracze jaj przyczynili się do wymarcia gatunku 100 lat wcześniej ● 2021 r. - rekordowa ilość piskląt (ok. 20) ● Pełnią istotną rolę w kontrolowaniu innych drapieżników, zachowują równowagę w łańcuchu pokarmowym, są źródłem dochodów (5 mln funtów rocznie - turystyka)