Biodiversität & Naturschutz

13. Ex situ-Erhaltungsstrategien und Wiederansiedlung

Erhaltung der Biodiversität

Genetische Diversität Artenvielfalt

Vielfalt der Lebensgemeinschaften

und Ökosystemen

Hunter 2002

Schutzstrategien

In-situ Erhaltung:• Schutzgebiete• Naturnahe Gebiete• Kulturlandschaft• Natürliche Populationen

Ex-situ Erhaltung:• Zoologische Gärten• Botanische Gärten &

Arboreten• Aquarien• Samenbanken• Genbanken

Rolle der Zoos, botanischen Gärten und Aquarien

• Ausstellung möglichst attraktiver Tiere und Pflanzen

• kleine Gehege mit guter Sichtbarkeit für die Besucher

• Tiershows

• Beschränkung auf wenige Tiere und Pflanzen

• Haltung in gemischten Gruppen

• natürlich gestaltete, große Gehege

• Umweltbildung• Teilnahme an

Zuchtprogrammen• Unterstützung von in-situ

Erhaltungsmaßnahmen

Hunter 2002

Rolle der Zoos, botanischen Gärten und Aquarien

• 100 Mill. Zoo- und Aquarienbesucher pro Jahr in den USA (600 Mill. weltweit)

• Vermehrung des Wissens über Physiologie, Krankheiten, Reproduktion, Ernährung

• Entwicklung von Betäubungsmitteln und Markierungstechniken• 17 Pflanzenarten und 34 Tierarten existieren nur noch in der ex-situ

Erhaltung (World Conservation Monitoring Center, 2000)

Hunter 2002

Arten, die ohne eine ex-situ Erhaltung ausgestorben wären:Rotwolf (Canis rufus), Hawaigans (Nesochen sandvicensis), Moorea-Baumschnecke (Partula aurantia), Przewalski-Pferd (Equus ferus przewalskii), Guam-Ralle (Gallirallus owstoni), Davidshirsch oder Milu (Elaphurus davidianus), Paphiopedilum delenatii, Schwarzfußiltis (Mustella nigripes), Kalifornischer Kondor (Gymnogyps californianus), Oryx-Antilope (Oryx gazella gazella), Tecophilaea cyanocrocus, Franklinia alatamaha.

Ex-situ-Erhaltungsstrategien: Pro

• Zucht für Wiederansiedlung oder Bestandsstützung

• Forschung zur Biologie und zu möglichen Erhaltungsstrategien

• Nachzucht von Individuen zu Schau- und Forschungszwecken (Schutz von Wildbeständen)

• Aufklärung der Öffentlichkeit

Einschränkungen & Probleme

• Populationsgröße: Verlust innerartlicher genetischer Vielfalt aufgrund zu geringer Populationsgröße

• Genetische Variabilität: Repräsentation nur eines begrenzten Teil des Genpools

• Anpassungen: geänderte Auswahl- und Selektionskriterien• Lernfähigkeit: Verlust erlernter Verhaltensweisen,

Fehlorientierung durch Prägung auf den Menschen

• Kontinuität: kontinuierliche Versorgung mit Geldern erforderlich• Konzentration: durch eine Konzentration der

Erhaltungsbemühungen auf kleiner Fläche erhöhte Gefahr durch eine Katastrophe die gesamte Population zu verlieren

Ex-situ-Erhaltungsstrategien: Contra

• hohe Kosten, Geld kann sinnvoller investiert werden

• erfolgreiche Nachzucht unsicher• erfolgreiche Wiederansiedlung unsicher• Fang von wildlebenden Tieren ethisch

bedenklich• Entnahme von Individuen aus der Natur kann

freilebende Population schwächen

Zoos

• Zoos der Welt halten über 500.000 Individuen von Landwirbeltieren aus < 3.000 Arten

• Zoopopulationen von etwa 10 % der gehaltenen Säugetierarten erhalten sich selbst

• bei Zuchtkolonien von 100 – 150 Individuen pro Säugerart ließen sich in den zoologischen Einrichtungen etwa 900 Arten erhalten, bei Koloniegrößen von 500 Individuen ca. 200 – 300 Arten (Vergleich: Anzahl bekannter Säugetiere ca. 5500, Wirbeltierarten ohne Fische ca. 20.000)

Zoos• Tiergruppen nicht gleichmäßig repräsentiert,

z.B. Anteil der bedrohten Wirbeltierarten (ohne Fische), die in Zoos gehalten werden (Olney & Ellis 1991):– Amphibien 9 %– Reptilien 20 %– Vögel 3 %– Säugetiere 34 %

ZoosTechniken in der Erhaltungszucht:• cross-fostering• double-clutching• künstliche Bebrütung• In-vitro Fertilisation• Mikroinjektion von Spermien• künstliche Besamung• Embryonentransfer• Klontechnik

GEO 2001

Dresser 1989

Beispiel Kalifornischer Kondor

• Rückgang aufgrund von Lebensraumverlust, Abschuss und Umweltverschmutzung (Schrotkugeln aus Blei, DDT)

• 1985: Verringerung der freilebenden Population von 15 auf 9 Individuen, 21 Tiere in Menschenobhut

• Dez. ´85: Beschluss des US-Innenministeriums die verbliebenen Vögel einzufangen und in ein Zuchtprogramm des Zoos von San Diego und L.A. aufzunehmen

• 1986: Klage der National Audubon Society den Fang der Vögel zu verbieten

• 1986: Fish and Wildlife Service richtet das Bitter Creek National Wildlife Refuge ein

• 1988: erste erfolgreiche Nachzucht; bis 1993 49 Nachkommen• 1991: Wiederansiedlungen beginnen; Kosten über 20 Mill. USD in

14 Jahren• 2010: Bestandsgröße 348 Individuen, davon 187 frei lebend

Beispiel Sumatranashorn

• Versuch eine Zoopopulation zu etablieren kostete über 10 Jahre 2,5 Mill. USD (ohne Haltungskosten)

• hohe Verluste von Tieren beim Fang (3 Todesfälle) und nach dem Fang (6 Todesfälle)

• bis ´91 waren 21 Nashörner in menschlicher Obhut, bisher keine Geburten

→ Vergleich: mit 2,5 Mill. USD könnten 700 qkm Nashornhabitat über 10 Jahre geschützt werden; diese Fläche könnte 70 Sumatranashörner beherbergen, die in einem Zeitraum von 20 Jahren 90 Kälber hervorbringen

Beispiel Grüner Leguan

• Herkunft Mittelamerika• rapider Rückgang durch Bejagung (Fleisch,

Aphrodisiaka), hohe Sterblichkeit der neugeschlüpften Tiere (> 95 %)

• seit 1984 wurden in einem Schutzprogramm geschlüpfte Jungtiere und Eier gesammelt und in geschützte Gehege gebracht, später erfolgreiche Nachzucht

• Förderung kommerzieller Leguanzuchten, um den Jagddruck auf wilde Leguanpopulationen zu verringern

Kosten

Aus Dobson 1997

Europäisches Erhaltungszuchtprogramm

• begründet durch die European Association of Zoos and Aquaria (http://www.eaza.net/)

• seit 1985 wird die Zucht von in der Natur bedrohten und in Menschenhand selten gehaltenen Wildtierarten zentral gesteuert

• Überwachung und Koordination von Zuchtgruppen aufgrund populationsgenetischer Aspekte, Förderung tiergartenbiologischer Forschung

• etwa 150 Arten betreut, davon (ehemals) in Deutschland vorkommend: Waldrapp, Mönchsgeier, Seeadler, Bartgeier, Europäischer Nerz, Wisent, Europäischer Fischotter, Großer Tümmler

• Zoo Landau beteiligt sich an den EEPs für Braunkopfklammeraffen, Geparden, Humboldtpinguinen, Prinz-Alfred-Hirsch* und Gundis*(* Koordination durch Zoo Landau)

Botanische Gärten

• weltweit ca. 2000 botanische Gärten• Erhaltung lebender Pflanzen und Samen• mind. 80 000 Arten (~30 % der weltweiten Flora)• ~ 10 000 Arten der roten Liste der IUCN (ca. 1/3)• ca. 200 Mio. Besucher / Jahr• internationale Kooperationen (Botanic Gardens

Conservation International)

Botanische Gärten• Züchtung vollständiger lebender Pflanzen• Vorteile:

– Ausstellung möglich– erzieherischer Wert– Forschung an reifen Organismen

• Nachteile: – Platzbedarf, hohe Kosten– regelmäßige kontrollierte Bestäubung nötig– Hybridbildung möglich– Krankheiten in Monokulturen

Quelle: http://www.rbgsyd.nsw.gov.au

Samenbanken, Gewebekulturen & Genbibliotheken

Mikroorganismen:• Zellkulturen• Gefriertrocknung (+5 bis -70°C)• Kryokonservierung (-150 bis -196 °C)• z.B. Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen

GmbH (DSMZ, http://www.dsmz.de/)Tiere:• Kryokonservierung von Spermien und EmbryonenPflanzen:• Gewebekulturen• SamenbankenGene und Genome:• Genbanken (- 70°C)

Samenbanken• Tiefkühlung von Samen in Ruhe:

T ≤ -18 °C, Feuchtegehalt 2-5 %• aktuell bevorzugte Methode• Vorteile:

– Platzbedarf gering– große Sammlungen möglich

• Nachteile:– abhängig von Stromversorgung– Monitoring der Keimfähigkeit, Regeneration nötig– fehlende Samenruhe vieler Arten, v.a. tropischer

http://content.herbalgram.org

Svalbard Global Seed Vault• Organisation: Norwegische Regierung, Global Crop

Diversity Trust (Welttreuhandfonds für Kulturpflanzenvielfalt), Nordic Genetic Resource Center

• Lage: Spitzbergen, 130 m üNN, Tunnellänge bis 120 m, Permafrost

• Ziel: treuhänderische Aufbewahrung von Saatgut der wichtigsten Kulturpflanzen als Sicherheitsnetz für regionale Samenbanken (ca. 1400 weltweit)

• Dienstleistung ist kostenlos; Kapazität für 4,5 Millionen Samenproben (à 500 Samen); Eröffnung Feb. 2008

Lagerung von Pollen

• Kryokonservierung (-180 bis -196 °C) oder Gefriertrocknung (+ 5 bis -18 °C)

• Lagerung bis max. 6 bzw. 12 Jahre• Vorteile:

– Platzbedarf gering– Material steht direkt für Züchtung zur

Verfügung

• Nachteile:– Zusätzlich weibliche Pflanzen notwendig

www.fs.fed.us

Gewebekultur• Züchtung isolierter Gewebe in Nährlösungen• Kryokonservierung oder Reduzierung des Wachstums

für verlängerte Lagerung• Vorteile:

– langfristig unveränderte Erhaltung von Genotypen– kostengünstig, viele Linien möglich

• Nachteil:– artabhängige Technik nötig, häufig nicht verfügbar– nicht dauerhaft genetisch stabil

upload.wikimedia.org

Genbibliothek• Erhaltung genetischen Materials durch Reduktion der

Stoffwechselaktivität der Zellen• Vorteile:

– dauerhaft stabilste Erhaltung genetischer Info– einfache Lagerung– Einführung der DNA in noch vorhandene Individuen

• Nachteil: – eigenständige Regeneration ganzer

Pflanzen unmöglich

Quelle:http://www.nddb-bndg.org

Kulturpflanzengenbanken

• 1 FAL Braunschweig. Institut für Pflanzenbau

• 2a IKP Gatersleben. Genbank• 2b IPK Außenstelle Nord. (Öl- und

Futterpflanzen Malchow/Poel) • 2c IPK Außenstelle Nord.

(Kartoffeln,Gr.Lüsewitz)• 2d IPK Außenstelle Nord. (Roggen und

Triticale, Gülzow)• 2e IPK Außenstelle Süd. (Obst, Dresden-

Pillnitz)• 3 BAZ Quedlinburg. Institut für

Rebenzüchtung Geilweilerhof, Siebeldingen• 4 ZADI Bonn. Informationszentrum

Genetische Ressourcen

Quelle: http://www.genres.de/

Forstgenbanke• 1 Großhansdorf• 2 Waldsieversdorf• 3 Graupa• 4 Teisendorf• 5 Trippstadt• 6 Arnsberg• 7 Hann. Münden• 8 Escherode• 9 ZADI Bonn.

Informationszentrum Genetische Ressourcen

Quelle: http://www.genres.de/

Vorbedingungen für ex-situ Erhaltungsmaßnahmen

• genaue Kenntnis der Ursachen des Rückgangs, Beseitigung oder Kontrolle dieser Ursachen

• umfassende Planung inklusive genauer Prüfung der Kosten-Nutzen-Relation

• Qualität der Aufzuchtbedingungen (Verhaltensrepertoire zur Nahrungsfindung und Feindvermeidung muss bewahrt bleiben, alle Sozialisierungsmöglichkeiten müssen gegeben sein)

• Ziel muss immer die Wiederaussetzung in die freie Natur sein

Anlegen einer ex-situ Pflanzensammlung

• Mind. 5 Populationen, die das Verbreitunggebiet repräsentieren

• Samen von mind. 10 bis 50 Individuen pro Population

• Anzahl der Samen pro Individuum in Abhängigkeit von der Überlebensrate

• Keine Beeinträchtigung der Donor-Population

Ex-situ vs. in-situ Maßnahmen

Primack 2004

Wiederansiedlung

Terminologie (nach Konstant & Mittermeier 1982)• Neuansiedlung (Introduction)

= Freilassnung von Tieren in ein Habitat, in dem sie nie natürlich verbreitet waren

• Conservation Introduction= die Freilassung mit dem Versuch, eine Art in einem adäquaten Habitat anzusiedeln und damit zu erhalten, wenn der ursprüngliche Lebensraum nicht mehr vorhanden ist

• Wiederansiedlung (re-introduction)= Freilassung wildgefangener oder nachgezüchteter Tiere in ein Habitat, in dem sie entweder stark dezimiert oder ausgerottet wurden

Wiederansiedlung

Terminologie (nach Konstant & Mittermeier 1982)• Bestandsstützung (re-enforcement/ supplementation)

= zusätzliche Freilassung von Tieren in vorhandene Population zur Aufstockung der Individuenzahl

• Umsiedlung (translocation)= Fang und Transport wildlebender Tiere von einem Ort ihrer natürlichen Verbreitung zu einem anderen mit minimalem Aufenthalt in Gefangenschaft

• Rehabilitation= Training von Tieren als Vorbereitung für das Leben in der natürlichen Umwelt; häufig notwendig bei nachgezüchteten oder als Jungtiere gefangenen Tieren

Wiederansiedlung

• Ziel: Wiederherstellung einer überlebensfähigen, frei lebenden Population eine Art, Unterart oder Rasse, die global oder lokal ausgestorben ist. Die Ansiedlung sollte innerhalb des natürlichen Habitats erfolgen und geringen Aufwand für das langfristige Management erfordern

• Gründe:– Unterstützung des langfristigen Überlebens– Wiederansiedlung einer Schlüsselart– Erhaltung oder Wiederherstellung der natürlichen Biodiversität– Bereitstellung ökonomischer Vorteile für die lokale oder

nationale Wirtschaft– Förderung des Naturschutzgedankens

(Quelle: IUCN 1998 – Guidelines for reintroductions)

Wiederansiedlung

Welche Arten sollen wieder eingebürgert werden?

IUCN Species Survival Commission:Von 660 bedrohten Säugetierarten (nach IUCN Red List) werden nur für 68 Arten (10 %) Wiederansiedlungen empfohlen (für 45 durch Nachzucht, für 23 durch Umsiedlung)

WiederansiedlungAnalyse des Erfolgs von 198 Auswilderungsprogrammen (Vögel und

Säuger) in den USA von 1973 bis 1986 (Griffith et al. 1989):• Jagdwildarten (86 %) > bedrohte, gefährdete und empfindliche Arten

(44 %)• Lebensraum sehr guter Qualität (84 %) > schlechte Qualität (38 %)• im Kernbereich des historischen Verbreitungsgebietes (78 %) > an

der Peripherie oder außerhalb (48 %)• wildgefangene Tiere (75 %) > in Menschenobhut aufgezogene Tiere

(38 %)• Pflanzenfresser (77 %) > Fleischfresser (48 %)• Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Ansiedlung stieg mit Anzahl

der freigelassenen Tiere, bei mehr als 100 Tieren kein weiterer Anstieg der Erfolgswahrscheinlichkeit

WiederansiedlungWelche Arten sollen wieder eingebürgert werden?

Stuart (1991): „…species, that have suffered from pressure on the species per se and not at the habitat level…“– Raubtiere, die aufgrund der Konkurrenz zum Menschen bejagt

wurden (z.B. Wölfe)– Arten, die als gefährlich galten (z.B. Rhinozeros) oder

unerwünschte Effekte auf Nutzflächen hatten (z.B. Schwarzfußiltis) und deshalb bejagt wurden

– Art, die für ihr Fleisch (z.B. Oryx, Afrikanische Landschildkröten)) bejagt oder andere Produkte (z.B. Rhonizeros) bejagt wurden

– Arten, die durch Epidemien reduziert wurden (z.B. Schwarzfußiltis)

– Arten, mit kleinem Verbreitungsgebiet und einer daraus resultierenden hohen Anfälligkeit für Katastrophen (z.B. Inselarten)

WiederansiedlungenProbleme:• ausgesetzte Individuen sterben oder reproduzieren nicht• Verwendung nicht-heimischer Ökotypen• Populationsgröße zu gering, Verlust genetischer

Variabilität• ausgesetzte Tiere sind auf den Menschen geprägt• Aussetzungen werden fortgeführt trotz abzusehender

Erfolglosigkeit• Optimierung der Aussetzungsgebiete führt zur Störung

anderer z. T. gefährdeter Arten• Wirkungen auf das Ökosystem können nicht

vorhergesagt werden

Beispiel Arabische Oryx (Oryx leucoryx)

• Verbreitung: Arabische Halbinsel• Bereits im 19 Jhd. durch Jagd stark reduziert und

auf Rückzugsgebiete im Süden Halbinsel beschränkt; 1972 in freier Wildbahn ausgestorben

• 1962 Start eines Erhaltungszuchtprogramms (9 Tiere im Zoo Phoenix, 3 Tieren im Zoo L.A.)

• Wiederansiedlungen: Oman (1982), Jordanien (1983), Saudi-Arabien (1990), Vereinigte Arabischen Emirate (2007)

• Probleme durch Wilderei (Reduktion des Bestands in Oman von fast 500 auf < 100 Tiere) und Verringerung der Schutzgebiete

www.oryxoman.com

Quendel-Ameisenbläuling (Glaucopsyche arion)

• Habitat: trockenwarme, kurzgrasige Standorte mit lückiger Vegetationsstruktur und Störstellen

• 1979 auf Britischen Inseln ausgestorben, 1983 Start der Wiedereinbürgerung nach Wiederherstellung geeigneter Habitate

• Ursachen:– Verlust von Trockenrasen– Verringerung der Beweidung in Schutzgebieten– Myrmekophile Raupen mit enger Bindung an die Ameisenart

Myrmica sabuleti• Geändertes Habitatmanagement hatte

positive Effekte auf weitere gefährdeteArten

www.macman-project.de

http://de.wikipedia.org

Weitere Informationen

• Weltverband der Zoos und Aquarien (WAZA): Die Welt-Zoo- und Aquarium –Naturschutzstrategiehttp://www.waza.org/conservation/wzans.htm

• BMELV: Nationales Fachprogramm zur Erhaltung und nachhaltigen Nutzung pflanzengenetischer Ressourcen landwirtschaftlicher und gartenbaulicher Kulturpflanzenhttp://www.genres.de/pgr/nationales_fachprogramm/

• IUCN Richtlinien für Wiedereinbürgerungenhttp://www.iucnsscrsg.org/download/Guidelines%20for%20Reintroduction%20in%20German.pdf

http://www.waza.org/conservation/wzans.htmhttp://www.genres.de/pgr/nationales_fachprogramm/http://www.iucnsscrsg.org/download/Guidelines for Reintroduction in German.pdfhttp://www.iucnsscrsg.org/download/Guidelines for Reintroduction in German.pdf

Diskussion• Welche Voraussetzungen sind zu erfüllen und

welche Maßnahmen sind zu ergreifen, um die Erfolgswahrscheinlichkeit einer Wiederansiedlung zu erhöhen?

• Nach welchen Kriterien kann der Erfolg einer Wiederansiedlung überprüft werden?

• Ist die Wiederansiedlung von Pflanzenpopulationen einfacher oder schwieriger als die von Tierpopulationen?

Biodiversität & NaturschutzErhaltung der BiodiversitätSchutzstrategienRolle der Zoos, botanischen Gärten und AquarienRolle der Zoos, botanischen Gärten und AquarienEx-situ-Erhaltungsstrategien: ProEinschränkungen & ProblemeEx-situ-Erhaltungsstrategien: ContraZoosZoosZoosBeispiel Kalifornischer KondorBeispiel SumatranashornBeispiel Grüner LeguanKostenEuropäisches ErhaltungszuchtprogrammBotanische GärtenBotanische GärtenSamenbanken, Gewebekulturen & GenbibliothekenSamenbankenSvalbard Global Seed VaultLagerung von PollenGewebekulturGenbibliothekKulturpflanzengenbankenForstgenbankeVorbedingungen für ex-situ ErhaltungsmaßnahmenAnlegen einer ex-situ Pflanzensammlung Ex-situ vs. in-situ MaßnahmenWiederansiedlungWiederansiedlungWiederansiedlungWiederansiedlungWiederansiedlungWiederansiedlungWiederansiedlungenBeispiel Arabische Oryx (Oryx leucoryx)Quendel-Ameisenbläuling (Glaucopsyche arion)Weitere InformationenDiskussion