Wat vertellen modellen ons over de kans op invasiesucces?

Transcriptie

1 Wat vertellen modellen ons over de kans op invasiesucces? Patsy Haccou, Theoretische Biologie Themadag Risico-analyse en risicomanagement van exoten Rotterdam, 11 december

2 Aspecten van invasie risico s Risico = kans x kosten Kans op succesvolle invasies Kwantitatief: relatieve belang van factoren Kosten en consequenties verdringen inheemse soorten veranderen ecosysteem uitkruising met inheemse soorten landbouwschade (plagen, ziekten) 22

3 Welke factoren beïnvloeden invasiekansen? Introductie: hoe vaak, hoeveel? Kenmerken van de exotische soort: reproductiesnelheid levensduur migratiesnelheid competitievermogen Structuur van het habitat: ruimtelijk en temporeel 3

4 Waarom een model gebruiken? Ordening van informatie: Wat weten we al? Welke informatie ontbreekt nog? Hoe nauwkeurig moeten we meten? (gevoeligheid van het systeem) Theoretisch experiment: Wat gebeurt er als...? Ontdekking van algemene trends Welke soortseigenschappen zijn wel/niet belangrijk? Welke omgevingseigenschappen zijn wel/niet belangrijk? 4

5 Wat voor soort van modellen? Aanvankelijk kleine aantallen Grote effecten van: verschillende aantallen nakomelingen verschillende levensduren Belangrijk om rekening te houden met variatie tussen individuen 5

6 Voorbeeld: effect van toevalsvariatie Het lot van 20 invasies beginnend met 1 individu: 4 snelle groei; succes 2 langzame groei; misschien succes Resultaat is niet altijd hetzelfde! 14 sterven snel uit Klassieke voorspelling (model zonder toeval) klonale voortplanting, gemiddeld 1.1 nakomeling 6

7 Effecten van soortskenmerken Aantal overlevende nakomelingen per individu: succeskans Kleine veranderingen in reproductie hebben grote effecten Variatie in reproductie verlaagt de succeskans Essentiële informatie voor het schatten van invasiekansen Variatie in aantal nakomelingen 7

8 Effect van habitatstructuur en introductiewijze op succeskans, bij temporele variatie simultaan sequentieel gespreid 8

9 Voorbeeld gespreid succeskans simultaan sequentieel aantal invadeerders offspring distribution: Poisson, E uniform, Expectation 1.3, Variance 0.5 9

10 Effecten van omgevingsveranderingen Omgeving op opeenvolgende tijdstippen: slecht goed slecht De duur van ongunstige periodes bepaalt de succeskans! Veel minder kans op succesvolle invasies:

11 Effect van omgevingsverandering op succes kans van éénmalige introductie Kort goed, kort slecht Lang goed, lang slecht aantal invadeerders aantal invadeerders Markov environment, geometric offspring distr., Expectation

12 Herhaaldelijke introductie gedurende een (oneindig) lange periode Op den duur is er altijd minstens 1 succesvolle invasie Tijd tot succes is belangrijk Bijvoorbeeld: Altijd met de lotto meespelen levert op den duur met zekerheid de jackpot op. Maar de verwachte tijd totdat dit gebeurt is minstens 1 miljoen jaar. De kans per jaar om te winnen is kleiner dan 1/(1 miljoen) Wetenschappelijke naam: hazard rate = kans per tijdseenheid 12

13 Een kleine detour: Invasie-onderzoek in een andere context Invasierisico s spelen ook een rol bij de verspreiding van genen, bijvoorbeeld bij verbouwing van GMO s. Vergelijkbaar probleem: Ook hier moeten methoden worden ontwikkeld voor risico-analyse en -management. Voorbeeld: recent gestart project in Leiden. 13

14 ERGO project: berekening van hazard rates van invasie van genen van gecultiveerde li peen in wilde soortgenoot Universiteit Leiden: Centrum voor Milieuwetenschappen Planten ecologie Theoretische biologie 14

15 Aanpak Modelvorming simpel model, algemene voorspellingen vragen over het systeem empirische gegevens Veldobservaties, moleculair onderzoek, kruisingsexperimenten globale waarnemingen complex model, specifiek voor peen details (ruimtelijke structuur, genetica) generalisaties en richtlijnen voor andere soorten 15

16 Vragen die we hiermee kunnen beantwoorden Hoe lang duurt het gemiddeld voordat cultuurgenen zich zeker in de wilde populatie vestigen? Wat is de kans dat dit plaatsvindt binnen een bepaald aantal jaren? Hoe kunnen we die kans zo laag mogelijk houden? Wat zijn de effecten van verschillende soortskenmerken op deze kansen? Hoe lang moeten we nog controleren na gewasverbouwing met bijvoorbeeld een GMO is gestopt? j g p 16

17 Vragen die we met eenzelfde aanpak OOK zouden kunnen beantwoorden Hoe lang duurt het gemiddeld voordat succesvolle invasie i van een exoot zeker plaatsvindt? Wat is de kans dat vestiging g van een exotische soort plaatsvindt binnen een bepaald aantal jaren? Hoe kunnen we die kans zo klein mogelijk houden? Wat zijn de verschillen tussen soorten wat dit betreft? Hoe lang moeten we nog controleren na introductie van de soort is gestopt? Hoe verschillen habitats in verschillende landen wat betreft invasiesucces kansen? 17

18 Conclusies Met behulp van de juiste modellen kunnen we: Risico inschatting een stuk verbeteren Voorspellen welke factoren bepalend zijn voor deze risico s s Managementstrategieën ontwerpen voor het beperken van risico s Nodig: goede informatie over habitat- en soortskenmerken Veel van de huidige risico-analyses nemen deze aspecten niet voldoende in beschouwing Informatievergaring gericht op het verkrijgen van de benodigde input voor dergelijke modellen ontbreekt tot nog toe 18

19 Dank voor uw aandacht! 19