Foryngringer i den svenske gaupebestanden i 2005 belyst fra genetisk analyse av spillning

Transkript

1 Foryngringer i den svenske gaupebestanden i 2005 belyst fra genetisk analyse av spillning Av: Øystein Flagstad, Cecilia Wärdig og Hans Ellegren Evolutionsbiologisk Center Uppsala Universitet

2 BAKGRUNN Den skandinaviske gaupebestanden var relativt stor på begynnelsen av 1800-tallet. I denne perioden økte jakttrykket dramatisk, og rundt 1830 ble ca 250 gauper skutt hvert eneste år, noe som førte til en dramatisk bestandsreduksjon fram mot århundreskiftet. På begynnelsen av 1900-tallet ble bestanden anslått til ca 100 dyr, og artens videre eksistens på den skandinaviske halvøy var svært truet. I 1928 ble gaupa imidlertid fredet i Sverige, og arten kunne sakte med sikkert spre seg, først nordover, og siden sørover til områder den tidligere var svært vanlig. Den totale gaupebestanden i Skandinavia anslås idag til ca 1500 dyr. Konflikten mellom rovdyr og menneske har naturlig nok økt i takt med gaupas økende antall. Gaupas skader på tamdyr varierer fra område til område, men den største samfunnskostnaden kommer fra skader på rein. I 1995 ble det i Sverige utbetalt 22 millioner kroner for rein drept av gaupe. Utbetalingene baserer seg på antall foryngringer per år, og det jobbes kontinuerlig med å utvikle metodene for å kartlegge foryngringer i de ulike områdene. Nyere forskning har vist at det er mulig å identifisere individer basert på DNA isolert fra ekskrementer og hår. Dette åpner opp for en ny metodisk tilnærming i kartleggingen av foryngringer, som kan supplere de tradisjonelle metodene basert på sporing og yngleregistrering. Ved å samle inn ekskrementer i områder der man mener det har skjedd en foryngring, kan man gjennom moderne DNA-teknologi kartlegge hvor mange individer som finnes i det angitte området, og videre ved hjelp av slektskapsanalyser vurdere sannsynligheten for at det har foregått en foryngring. I denne rapporten vil vi redegjøre for resultatene fra materiale samlet inn i Vi vil i hovedsak fokusere på familiegruppene rapportert fra feltpersonalet, og gjennom slektskapsanalyser forsøke å verifisere at det faktisk har foregått en foryngring. En viktig problemstilling er også kjønnsfordelingen i Sør-Sverige. Observasjoner i felt tyder på at det her stort sett bare finnes hanner. Kjønnstest av fungerende ekskrementprøver kan således bidra til å teste denne hypotesen. Vi vil også diskutere momenter rundt innsamlingsstrategien, og om denne kan forbedres ytterligere slik at det forvaltningsmessige utbyttet fra DNAanalysene kan bli enda større i årene som kommer. METODIKK Sampling og laboratoriearbeid Totalt 96 hår- og ekskrementprøver av antatt gaupeopprinnelse ble samlet inn i Norrbotten, Västerbotten, Östergötland, Södermanland, Ørebro, Blekinge og Kalmar län i I tilfeller av vellykket ekstraksjon av gaupespesifikt kjerne-dna, har vi gjennomført genotyping på tvers av 10 mikrosatelittmarkører som følger: FCA001, FCA043, FCA149, FCA506, FCA559, FCA008, FCA045, FCA090, F115, FCA391 (Menotti-Raymond et al. 1999). Siden isolater fra ekskrementer som oftest har en meget lav DNA konsentrasjon er det vesentlig for metodens robusthet å kjøre et antall replikater for hver prøve. Basert på resultatene fra tidligere pilotstudier for bl.a. jerv, har vi valgt å legge følgende kriterier til grunn for robust genotyping. Et individ som er homozygot (dvs. har én genetisk variant) for et locus, må vise dette i tre uavhengige replikater for at dette skal aksepteres som et autentisk resultat. Et individ som er heterozygot (dvs. har to ulike genetiske varianter) for et locus, må vise et slikt mønster i minst to uavhengige replikater for at individet skal aksepteres som heterozygot for dette locuset. Dette betyr i klartekst at alle individuelle prøver må kjøres i minst 2-3 replikater for hvert locus. Dersom noe som helst tvil skulle ligge til grunn etter 1

3 gjennomføring i henhold til disse kriteriene, er ytterligere replikater blitt gjennomført for de aktuelle prøvene. Alle prøver som gav gaupespesifikt kjerne-dna ble også kjønnsbestemt ved hjelp av to kjønnsmarkører (DBY7Ly2, ZFLy2; upublisert). To uavhengige replikater per markør ble kjørt for alle prøver ved kjønnsbestemmelsen. Etter endt mikrosatelittanalyse og kjønnsbestemmelse ble de genetiske profilene til alle individuelle prøver sammenlignet. Prøver som var identiske på tvers av 10 loci samt representerte det samme kjønn, ble klassifisert som representanter for ett og samme individ. Dataanalyse - immigrasjon og slektskap mellom individer Den skandinaviske gaupebestanden er genetisk differensiert fra den finske bestanden (Hellborg et al. 2002). Man kan dermed ved hjelp av hvert enkelt individs genotype bestemme sannsynligheten for om det har sin opprinnelse i Sverige eller om det er en immigrant fra øst. Vi har brukt metoden til Pritchard et al. (2001) for å bestemme nærværet av finske immigranter i den svenske gaupebestanden. Slektskap mellom individer ble bestemt ved hjelp av metoden beskrevet av Marshall et al. (1998). Informasjon om antatt status til de ulike prøvene (f.eks. antatt mor / antatt unge), ble brukt aktivt og testet ved hjelp av DNA-profilene til de ulike prøvene. RESULTATER OG DISKUSJON Suksessrate og genotypningskvalitet Det ble samlet inn totalt 96 prøver (Fig 1), hvorav de fleste var spillningsprøver. 47 av disse fungerte, som gir en suksessrate på 56 % for spillningsprøver (Tabell 1). Dette er en tilsvarende suksessrate som vi har hatt på jerv siden vi startet opp denne formen for analyse i år Prøver fra Västerbotten og Norrbotten (suksessrate: 62 %) fungerte en god del bedre prøver samlet inn i de fem sørligste länene (suksessrate: 42 %). Dette skyldes sannsynligvis mer stabile vinterforhold (lavere temperatur og luftfuktighet) i de Nord-Sverige. Hårprøvene fungerte noe bedre i år enn tidligere år, med en suksessrate på 30 %. Urinprøven, og noe som av feltpersonalet ble beskrevet som en blodprøve, fungerte ikke. Som for materiale fra tidligere år, er det altså spillningsprøvene som fungerer best. Hårprøvene kan imidlertid utgjøre et viktig supplement til spillningsprøvene for å få en høyere representasjonsandel av individene i de rapporterte familiegruppene, og således ha større sjanse til å verifisere foryngringen. Tabell 1 Suksessrate for alle innsamlede prøver Spillning Hår Urin Blod Nord-Sverige (BD, AC) 36/58 (62%) 2/3 (67%) - - Sør-Sverige (E, K, H, D, T) 11/26 (42%) 1/7 (14%) 0/1 (0%) 0/1 (0%) Totalt 47/84 (56%) 3/10 (30%) 0/1 (0%) 0/1 (0%) Geografisk fordeling av individer og eventuell immigrasjon Figur 2-3 viser den geografiske fordelingen til alle fungerende prøver, samt hvilket individ og kjønn de representerer (se Appendix 1 for mer detaljerte opplysninger). De 50 fungerende prøvene representerte 38 ulike individer (17 hunner, 20 hanner, 1 ukjent). Alle åtte individer samplet i de fire sørligste länene, var hanner. Dette støtter opp under observasjoner i felt, som tyder på at de aller fleste gauper i Sør-Sverige er hanner. Ser vi på de individene som er representert ved flere prøver, er disse uten unntak samplet svært nær hverandre. 2

4 Fig 1 Fungerende og ikke-fungerende prøver samlet inn i

5 A B C E D H G F I Fig 2 Alle fungerende prøver fra Norrbotten og Västerbotten. Blå=hunner; Rød=hanner. Tallene angir individer. Bokstavene A-I angir antatte familiegrupper fra feltobservasjoner. 4

6 J Figur 3 Alle fungerende prøver Kalmar, Blekinge, Ôstergötalan, Öreebro og Södermanland. Alle observerte individer var hanner. Bokstaven J angir en mulig foryngring (se Tabell 1). 5

7 Lynx_GP.gtx Axe 2 (9,27 %) Axe 1 (18,13 %) Figur 4 Grafisk framstilling av genotypene til alle svenske individer (gule) observert i 2005, sammen med genotypene til et utvalg finske gauper (blå). Vi ser at det er en tydelig genetisk differensiering mellom de to bestandene, og alle svenske dyr grupperer sammen godt adskilt fra det finske clusteret. 1 Analyse av de ulike individenes genotyper viser at ingen individer observert i 2005 har en avvikende genotype i forhold til andre svenske gauper (Fig 4). Dette tyder på at alle individer har sin opprinnelse i den svenske gaupebestanden. Vi finner altså ingen nye immigranter i årets materiale. Slektskap mellom individer Et av de viktigste spørsmålene i forbindelse med analysen av dette materialet, er hvorvidt det er mulig å gjøre pålitelige slektskapsanalyser for å kartlegge familiegruppestrukturen i bestanden, og derigjennom bidra med viktig informasjon rundt foryngringshendelser. Feltinnsamlerne har gjort en meget god jobb og gitt særdeles viktig informasjon i tilfeller der man antar at prøvene representerer individer i en familiegruppe. Med dette som bakgrunn, har vi kunnet teste 7 av 15 antatte familiegrupper (Tabell 2). For noen av de 8 antatte familiegruppene som ikke kunne testes, er det samplet for få prøver slik at bare et individ er representert. For andre antatte familier, har ingen av de innsamlede prøvene fungert (Tabell 3). Analysene våre verifiserte alle foryngringer der tilstrekkelig mange prøver var samplet og fungerte. Ved ytterligere et tilfelle der feltpersonalet ikke eksplisitt rapporterte foryngring, fant vi en sannsynlig mor/avkoms-relasjon mellom to prøver som var samplet svær nær hverandre (I). Vi kan dog ikke utelukke en søskenrelasjon i dette tilfellet. Detaljene rundt slektskapsanalysene finner vi altså i Tabell 2. Selv om disse analysene var basert på bare 10 loci, har mange av slektskapsforholdene en meget høy grad av sikkerhet (konfidensnivå > 95%). Vi føler oss også ganske trygge på at de relasjonene som har en sannsynlighet på %, er faktiske foreldre/avkoms-relasjoner. Dette fordi alternative relasjoner til andre samplede individer kunne utelukkes på bakgrunn av de respektive DNAprofilene. 6

8 Fra Tabell 2 går det fram at faren er samplet for bare en av familiegruppene (E). Vi anser det som en klar fordel dersom flere hanner hadde blitt samplet i nærheten av de observerte familigruppene. Dersom far er samplet, vil det være større grad av sikkerhet for den detekterte mor/avkoms-relasjonen. I tillegg kan en samplet far ha betydning for å kunne bestemme den vertikale retningen på relasjonen mellom to hunndyr, eller sagt enklere, hvem som er mor og hvem som er avkom. For familiegruppe J, der feltpersonalet rapporterer en mulig foryngring, observerer vi bare en hann. Siden denne observasjonen er basert på to prøver, hadde vi sannsynligvis samplet den reproduserende hunnen dersom det her hadde dreid seg om en faktisk foryngring. Vi vurderer det som mer sannsynlig at det også her, som for alle andre observasjoner i Sør-Sverige, dreier seg om en voksen hann. Tabell 2 Alle antatte familiegrupper som var representert med minst ett individ i prøvematerialet vårt Antatt familiegruppe Län a) Mor b) Avkom b) Far c) Bekreftet familiegruppe Kommentar A BD ,95 B BD 70 (89) 89 (70) 0,80 C BD 73 (74) 74 (73) 0,80 D BD 63 - E BD 61 62, ,95 Far også samplet F BD 46 68, 69 0,95 G BD ,80 H BD 66 - I AC 92 (93) 93 (92) 0,80 J T 81? - Sannsynlig mor/avkoms-relasjon mellom individ 70 og 89. Siden far ikke er samplet, kan vi ikke ut ifra DNA-profilen bestemme hvem som er mor og hvem som er avkom. Sannsynlig mor/avkoms-relasjon mellom individ 73 og 74. Usikkert hvem som er mor og hvem som er datter. LS og LS05-005, som kunne representert ungene, fungerte ikke Mor ikke representert i årets materiale, men en meget sannsynlig mor var samplet på omtrent samme plass i 2004 Ind75, som er samplet i nærheten, kan utelukkes som far To prøver samplet, som begge representerer Ind66 Ingen info fra feltpersonalet. Likevel sannsynlig mor/avkoms-relasjon mellom individ 92 og 93. Usikkert hvem som er mor og hvem som er datter. Feltpersonalet rapporterer mulig foryngring. Ikke spesielt sannsynlig fra DNA-analysen. Virker langt mer sannsynlig at dette er en voksen hann a) BD=Norrbotten, AC=Västerbotten, T=Örebro. b) I visse tilfeller er vi ikke sikre på hvorvidt prøven representerer mor eller avkom. Alternative prøver angitt i parentes. c) I hvert enkelt tilfelle ble seks hanner testet som potensiell far. Vi valgte hanner som var lokalisert i rimelig geografisk avstand fra den aktuelle familiegruppen. d) Konfidensnivået til slektskapsrelasjonene er angitt i hvert enkelt tilfelle: (1) p > 0,95 (2) 0,80 p < 0,95. 7

9 Tabell 3 Alle antatte familiegrupper der ingen av de innsamlede prøvene fungerte Antatt familiegruppe Län a) Prøver Feltinnsamlers kommentar K E LS Troligen hona. Sällskap av två ungar. L AC LS05-077, LS05-086, LS M BD LS N BD LS Hona med två ungar. O BD LS05-007, LS05-008, LS Hona och unge. a) BD=Norrbotten, AC=Västerbotten, E=Östergötaland. Tre observasjoner, sannsynligvis av samme familiegruppe: (1) Familjegrupp med tre djur (050118) (2) Familjegrupp med tre djur. (050125) (3) Familjegrupp med två djur (050202) Honan eller någon av ungarna. Särskiljs mot spillningar som benämns BD050113LE samt BD050114LE. KONKLUSJON Også i år har vi kunnet verifisere ca halvparten av de antatte foryngringene. For ytterligere å øke utbyttet fra fremtidige innsamlinger, understreker vi som ifjor viktigheten følgende momenter. Når man finner en antatt familiegruppe, bør det samples så mange prøver som mulig i dette området. Det bør i hovedsak samles inn spillning, men hår kan også utgjøre et viktig supplement for å kunne verifisere den antatte foryngringen. Man bør kanskje returnere til det samme området senere på vinteren for å se om man kan sample ytterligere et individ eller to i den samme familiegruppen. Hanner som oppholder seg i det samme området kan også være særdeles verdifulle for en vellykket analyse. I tillegg til resultatene fra slektskapsanalysene, er det verdt å merke seg at samtlige individer som ble samlet inn i de fem sørligste länene er hanner. Dette støtter opp om observasjoner i felt, som tyder på at de aller fleste gauper i Sør-Sverige er hanner. REFERANSER Hellborg L, Walker CW, Rueness EK, et al. (2002) Differentiation and levels of genetic variation in northern European lynx (Lynx lynx) populations revealed by microsatellites and mitochondrial DNA analysis. Conservation Genetics 3, Marshall TC, Slate J, Kruuk L, Pemberton JM (1998) Statistical confidence for likelihoodbased paternity inference in natural populations. Molecular Ecology 7, Menotti-Raymond M, David VA, Lyons LA, Schaffer AA, Tomlin JF, Hutton MK, O'Brien SJ (1999) A genetic linkage map of microsatellites in the domestic cat (Felis catus). Genomics 57, Pritchard JK, Stephens M, Donnelly P (2001) Inference of population structure using multilocus genotype data. Genetics 155,