Demografie Populací v Ochrane Přírody

Ze tří nejčastěji uznávaných základních úrovní biologické rozmanitosti se péče o přírodní a krajinné dědictví věnuje od svého počátku ponejvíce organismům a ekosystémům. Jak druhová, tak územní ochrana se staly nezastupitelným přístupem k zachování zdravé a ke zlepšení stavu narušené přírody a krajiny.

Třetí, obtížněji postižitelná hladina - genetická rozmanitost - bývá nezřídka přehlížena a považována za spíše teoretickou, ryze akademickou záležitost. Přitom právě genetika zažívá již delší dobu bouřlivý rozvoj, výrazně umocněný pokračujícím nevídaným pokrokem v molekulární biologii.

Její možné uplatnění v péči o biodiverzitu vedlo zcela zákonitě ke vzniku ochranářské genetiky, jež se z pochopitelných důvodů nejčastěji soustřeďuje na málopočetné populace ohrožených taxonů.

Genetická Rozmanitost a Její Význam

Genetická rozmanitost představuje rozmanitost v pořadí nukleových bází dědičné hmoty (DNA, deoxyribonukleové kyseliny) a znaků v rámci druhů. Jde tedy o dědičné rozdíly mezi jedinci a populacemi zakódované v DNA: je proto vždy vnitrodruhová (Frankham 1995, Hoban et al.

Genetická rozmanitost umožňuje druhům, společenstvům a ekosystémům přizpůsobit se okolnímu prostředí, odolávat negativním vnějším vlivům a rozvíjet se: zůstává proto nutnou podmínkou evolučních změn. Navíc pomáhá ekosystémům se po nepříznivých zásazích obnovit (Breed et al. 2019, Raffard et al. 2019, Des Roches et al. 2021).

Čtěte také: Nové přístupy v demografii populací

Současně nikoli nevýznamně podporuje zachování ekosystémových procesů, funkcí a služeb (Stange et al. 2020) a lidské společnosti poskytuje řadu možností, jak zvýšit produktivitu zemědělství, lesnictví a rybolovu (Bhandari et al. 2017, Potter et al. 2017, Houston et al.

Hnací Síly Úbytku Genetické Rozmanitosti

Hlavní hnací síly úbytku genetické rozmanitosti, kterému říkáme také genetická eroze, zahrnují rozpad, poškozování, ničení a ztrátu biotopů, nadměrné využívání populací lidmi a změny podnebí (IPBES 2019). Všechny uvedené činitele mohou snižovat jak početnost populací, tak zmenšovat jimi osídlený prostor (demotop).

Méně početné populace přitom ztrácejí rozmanitost dědičné hmoty rychleji než početnější (Holderegger & Segelbacher 2016, Frankham et al. 2017). Nižší genetická variabilita určité populace nebo druhu zvyšuje pravděpodobnost jejich vymření (Wright 1931, Spielman et al. 2004, Yoder et al. 2018, Feng et al.

Genetický Drift a Příbuznost Jedinců

V dlouhodobě málopočetných nebo geograficky izolovaných populacích přírodní výběr neprobíhá v takovém rozsahu jako u početných. Vysvětlení jevu nazývaného genetický drift neboli genetický posun musíme hledat v tom, že se právě v nich mnohem více uplatňuje obyčejná náhoda.

Opět přitom platí, že čím je početnost populace nižší, tím bývá vliv náhody výraznější. Protože celý genofond (soubor všech genů a alel v určité populaci) čítá v takovém případě poměrně málo alel (různých forem téhož genu), do hry vstupují i takové alely, které by v početnější populaci neměly šanci se uplatnit.

Čtěte také: Tkadlec: Populační ekologie

Snižující se početnost a s ní klesající genetická proměnlivost s sebou přináší další zákonitost: v obdobné populaci se zvyšuje genetická příbuznost jedinců. Jinými slovy, roste v ní pravděpodobnost, že potomek od obou rodičů dostane stejnou variantu daného genetického znaku a s ní i nepříznivé mutace, které se u něj na rozdíl od běžné situace v této kombinaci projeví, a to někdy hodně drsně.

Mutace představují kvantitativní nebo kvalitativní změnu v DNA, vnášející posuny v tomto případě do celého genofondu. Úmrtnost potomků příbuzných rodičů bývá často o 30-40 % vyšší než u nepříbuzných, a i když přežijí, vyznačují se nižší zdatností, horším zdravím, omezenější schopností čelit nemocem a změnám prostředí a u živočichů absencí některých prvků chování: v neposlední řadě trpí nižší plodností nebo neplodností (Charpentier et al. 2007, Blomqvist et al. 2010, Hedrick & Garcia-Dorado 2016, Nonaka et al. 2019, Reed & Frankham 2023).

V některých případech vede náhlý pokles početnosti k výraznému snížení genetické rozmanitosti, přičemž populace nevymře a postupně se obnovuje. Nicméně rozrůzněnost jejího genofondu již obvykle zůstává nízká, a to se všemi dopady, zvláště pokud je izolovaná.

Genetici uvedenou situaci trefně popisují jako efekt hrdla láhve nebo efekt úzkého hrdla (Wright l.c., Frankel & Soulé 1981). Jeho specifický případ nastává, jestliže vzniká nová populace, a to buď přirozenou cestou, kupř. kolonizací, nebo uměle, např.

Početnost bizona (Bison bison) v Severní Americe poklesla v důsledku tzv. Velkých jatek z 30 až 60 milionů na méně než tisícovku jedinců zaznamenaných v 90. letech 19.

Čtěte také: Více o ekologii populací

Účinná Početnost Populace a Ochranná Opatření

Pokud hodláme udržet určitou populaci životaschopnou dlouhodobě, tedy nejméně 200 let, musí si podržet alespoň 90 % své genetické rozmanitosti (Soulé et al.

Úbytek genetické proměnlivosti se snižuje, pokud účinná početnost populace (Ne), někdy označovaná i jako efektivní velikost populace, dosáhne více než 1 000 jedinců: přesné číslo ovlivňují specifické charakteristiky biologie příslušného druhu (Frankham et al. 2014, cf. Plesník 2015).

Účinná početnost populace představuje počet jedinců z určité populace, kteří se skutečně rozmnožují. Je ovlivněna poměrem pohlaví v populaci, kolísáními její početnosti, proměnlivostí počtu potomstva, prostorovou strukturou populace nebo u živočichů hierarchií v rámci society (Wang et al. 2016, Ryman et al. 2019, Hoban et al. 2021a).

Účinná početnost populace tak reálně představuje pouze desetinu až třetinu abundance určité populace, zjištěné sčítáním a dalšími metodami terénního výzkumu, kupř. zpětnými odchyty. Aby se zabránilo ztrátě proměnlivosti dědičné hmoty, stabilní populace vyžaduje 3 000-10 000 jedinců (SAFE index, Clements et al.

Cílem druhové ochrany zůstává udržení dostatečně početných a tím i geneticky kvalitních populací původních druhů planě rostoucích rostlin a volně žijících živočichů a dalších organismů schopných dlouhodobé samostatné existence v dostatečně velkém a minimálně narušeném prostředí (Plesník 2005). Výše uvedené číslo v řadě případů značně převyšuje početnost populací zejména kriticky ohrožených druhů.

Četné poznatky z praxe dokazují, že vhodná ochranářská opatření napomáhají zachovat genetickou diverzitu populací cílových taxonů in situ i ex situ. Na mysli máme především zvýšení počtu dlouhodobě životaschopných populací flóry a fauny (Ne>500) mj. podporou výměny jedinců a tím toku genetické informace mezi nimi, kupř. zlepšováním průchodnosti krajiny či omezováním jejího rozpadu (fragmentace).

Všichni v současnosti žijící koně Převalského (Equus przewalskii) představují potomky pouhých třinácti zvířat.

Historie a Současnost Ochrany Genetické Rozmanitosti

I když první práce zabývající se genetikou málopočetných populací se objevily už v 60. letech 20. století, za zrod ochranářské genetiky jako samostatného vědního oboru se obvykle považuje teprve uveřejnění článků Otty Frankela (Frankel 1970, 1974). Od té doby urazila ochranářská genetika pozoruhodnou cestu, ale genetická eroze se postupem času stala ještě zásadnějším problémem, než byla začátkem 70. let 20. století.

Vždyť u 91 zkoumaných druhů se rozmanitost dědičné hmoty za posledních sto let snížila o 6 %, u ostrovních taxonů dokonce o 28 % (Leigh et al. 2019). Řada druhů, a to nejen ohrožených, již vlivem působení člověka ztratila nejméně 10 % genetické rozmanitosti (Exposito-Alonso et al. 2022).

Pokroky v Molekulární Biologii a Ochranářské Genomice

Až donedávna se v ochranářské genetice uplatňovaly metody založené na analýze krátkých úseků genomu, obvykle tvořené jedním genem (neutrálních markerů). V poslední době došlo k obrovskému posunu v poznání celých genomů souvisejícímu s prudkým poklesem nákladů, snížením nároků na objem lidské práce a na laboratorní vybavení a zkrácením vlastní analýzy.

Na začátku tisíciletí totiž začaly být dostupné metody sekvencování DNA další generace. Zatímco do té doby přišlo popsání genomu určitého druhu v průměru na milion USD (23,4 milionů Kč), dnes stojí 100 USD (2 340 Kč) a s velkou pravděpodobností bude dál zlevňovat (Newbon 2024).

Rozumíme tak nejen tomu, jak je genom organizován, ale i tomu, jak všechny jeho části pracují a jak dohromady fungují, a to nejen u modelových, ale i u ohrožených a přirozeně vzácných druhů (Takach et al. 2024). Uvedené znalosti proto mohou najít nemalé uplatnění v praxi, kupř. při vymezení evolučně významných linií, jimž by měla ochrana přírody věnovat zvýšenou pozornost, hodnocení jejich životaschopnosti, omezování inbrídingu a hybridizace, regulaci invazních nepůvodních druhů, obnově přírody a při péči o cílové populace (Barbosa et al. 2018, Supple & Shapiro 2018, Hohenlohe et al. 2021, Rossetto et al. 2021, Kumar et al. 2021, Allendorf et al. 2022, Cook et al. 2023, Forester et al. 2023, Heuertz et al. 2023, Theissinger et al. 2023).

Někteří odborníci hovoří rovnou o ochranářské genomice (Funk et al. 2019, Kardos et al.

Stále častější využívání postupů molekulární biologie v ochranářské genetice ji činí pro praktiky ještě abstraktnější (Holderegger et al. 2016, van Oosterhout 2020). I v Evropě se rozsah a intenzita genetického monitorování v jednotlivých zemích liší: nedostatečně probíhá zejména v jihovýchodní části kontinentu (Pearman et al. 2024).

Mezinárodní Úmluvy a Indikátory Genetické Rozmanitosti

Přestože IUCN (Mezinárodní unie ochrany přírody) rozvoj ochranářské genetiky hlavně po odborné stránce již delší dobu intenzivně podporuje, její kritéria pro zařazování druhů do červených seznamů zatím v úvahu genetickou rozmanitost neberou. (Willoughby et al. 2015, Liu et al. 2020, Hogg et al.

Úmluva o biologické rozmanitosti (CBD) se na genetické úrovni zaměřuje především na jeden ze svých tří základních cílů - rovnoprávné a spravedlivé rozdělování přínosů plynoucích z využívání genetických zdrojů včetně odpovídajícího přístupu k nim (Plesník 2011, 2017, Mach & Plesník 2019). Snaží se také řešit aktuální politicky ožehavé otázky související s možnou regulací soudobých biotechnologických postupů (Plesník 2023a).

Vědci a nevládní sektor proto CBD oprávněně kritizovali za to, že naopak přehlíží genetickou rozmanitost planě rostoucích rostlin, volně žijících živočichů a dalších organismů (Laikre 2010, Laikre et al. 2010, Hoban et al. 2013, Pierson et al. 2016, Willi et al. 2021).

Vlády při hodnocení genetické diverzity totiž používají ukazatele, které příliš nesouvisejí s úbytkem genetické diverzity flóry a fauny, jako je stav odrůd a kultivarů plodin a plemen domácích a hospodářských zvířat, vyhýbají se monitorování genetické diverzity a soustřeďují se mnohem více na její ochranu ex situ než in situ (Hoban et al.

Vhodnou příležitost zaběhlou situaci změnit poskytlo vyjednávání Kchun-mingsko-montrealského globálního rámce pro biologickou rozmanitost (GBF, Miko & Plesník 2023, Plesník 2023b). Zejména nově vytvořená Koalice pro ochranářskou genetiku proto spustila rozsáhlou kampaň za začlenění uvedené problematiky do GBF (Laikre et al. 2020, Hoban et al. 2020, 2021c, 2022, Frankham 2021, 2022, Kershaw et al. 2022).

Indikátory ochranářské genetiky se skutečně staly součástí GBF, a to i díky souhlasnému stanovisku Evropské unie reprezentované v červenci až prosinci 2022 během předsednictví v Radě EU Českou republikou.

globálně prioritní a pro smluvní strany povinný indikátor A4 (podíl populací v rámci druhu s Ne > 500) a o nepovinný doplňkový indikátor k cíli A (podíl odlišných populací udržovaných v rámci druhu, UNEP 2022a, 2022b). Uvedený krok by mohl významně podpořit úsilí smluvních stran zachovat genetickou diverzitu flóry a fauny, protože budou muset pravidelně podávat zprávy o tom, jak se jim v tomto směru (ne)daří (Hoban et al. 2023a, 2023b, Robuchon et al.

Uplatnění v České Republice a Budoucí Výzvy

V České republice se poznatky ochranářské genetiky uplatňují u většiny z dosud schválených záchranných programů a plánů péče (Zemanová et al.

Využití genetiky, resp. genomiky v ochraně přírody a krajiny je mnohem širší, než představuje náš rozsahem omezený příspěvek (DeSalle & Amayo 2004, Russello et al. 2020). O ochranářské genetice se v poslední době stále častěji hovoří mj. v souvislosti s probíhajícími a očekávanými změnami podnebí (Scheffers et al. 2016, Waldvogel et al. 2019, Plesník 2020, Hoffmann et al. 2021, Lancaster et al. 2022, Bernatchez et al.

Ochranářská genetika není pro péči o přírodní a krajinné dědictví ani zázračným všelékem, ale ani odtažitým strašákem.

Tabulka: Přehled indikátorů genetické diverzity

tags: #demografie #populací #v #ochraně #přírody

Oblíbené příspěvky:

• Přeprava odpadu: Jenštejn
• Candát obecný a jeho ochrana
• Fyzikální jevy v přírodě
• Praktické řešení pro kuchyň: Odpadkový koš se stlačováním
• Rugby a jeho dopad na člověka