Ulv, hjort og osp i Yellowstone nasjonalpark
Lov på eksamen
- Kalkulator
- CAS
- Graftegner og regneark
- Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kan den løses uten PC?
Alle deloppgavene kan løses uten PC.
Fra 2027 er det bare kalkulator og skriftlige hjelpemidler på del 2. Vurderingen er gjort med KI og kan inneholde feil.
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.
I 1872 ble Yellowstone nasjonalpark i USA opprettet. Rovdyr som levde i nasjonalparken, ble ikke fredet, men tvert imot jaktet på. Dette førte til at ulven (Canis lupus) ble utryddet. Etter at ulven var utryddet, økte populasjonen av wapitihjort (Cervus elaphus) så mye at dette påvirket vegetasjonen.
På 1960-tallet ble ulven fredet i USA. Myndighetene ønsket å få ulven tilbake, og i 1995 ble 31 kanadiske ulver fra ulike flokker satt ut i Yellowstone nasjonalpark. Året etter ble det født ni valper.
Undersøkelser viste at hjort utgjør cirka 90 % av vinterdietten til ulvene.
Figur 1 og figur 2 viser vekstkurver for ulvepopulasjonen og hjortepopulasjonen i Yellowstone nasjonalpark i perioden 1995–2010.
Bruk opplysningene i teksten over sammen med figur 1 og figur 2. Forklar sammenhengen mellom antall ulver og antall hjorter i perioden 2000-2010.
Forskerne kartla beiting på osp i det samme området. Figur 3 viser hvor stor prosentvis andel av ospetrærne hjortene beitet på, og figur 4 viser gjennomsnittlig høyde på ospetrærne i perioden 1995–2010.
Bruk opplysningene over sammen med alle figurene, og drøft hvordan utsetting av ulv påvirket populasjonen av ospetre.
Ulver lever i flokker, og hver flokk har sitt område som de forsvarer mot andre flokker. Ulvene i en flokk er vanligvis avkom fra det samme ulveparet.
Hvorfor ble de 31 utsatte ulvene tatt fra ulike ulveflokker i Canada? Begrunn svaret.
Tenk deg at en ulvetispe får valper, og at vi ønsker å finne ut hvilken av to aktuelle hannulver som er far til valpene. Beskriv hvordan vi kan finne ut dette på laboratoriet.
Fasit
Ulven er predator og hjorten er byttedyr. Fra 2000 til 2007 lå ulvebestanden høyt, mellom cirka 50 og 100 dyr, mens hjortebestanden falt fra cirka 13 000 til under 5000 dyr. Nedgangen ble brutt av en kort oppgang i 2006, rett etter at ulvebestanden hadde vært nede i cirka 50 dyr i 2005. Etter 2007 gikk også ulvebestanden ned, til cirka 40 dyr i 2010, fordi matgrunnlaget ble mindre.
Ulven reduserte antallet hjort og endret beiteatferden deres. Andelen ospetrær med beitespor falt fra cirka 95 % i 1995 til cirka 14 % i 2010, og gjennomsnittshøyden økte fra cirka 45 cm til cirka 225 cm. Utsettingen av ulv ga altså en trofisk kaskade som mest sannsynlig er hovedårsaken til at ospa vokste opp igjen, men andre faktorer kan også ha bidratt.
Ulvene i én flokk er som regel søsken og dermed nært i slekt. Ved å hente ulver fra mange flokker fikk den nye bestanden større genetisk variasjon, mindre innavl og bedre evne til å tilpasse seg.
Ta prøver av tispa, valpene og de to hannene, isoler DNA-et, kopier utvalgte, variable DNA-områder med PCR og skill fragmentene etter størrelse med gelelektroforese. Bånd hos valpene som ikke kommer fra mora, må komme fra faren. Hannen med et båndmønster som passer, er faren.
LøsningsforslagKI-generert
Ulven er predator, og hjorten er byttedyr. Hjort utgjør om lag 90 % av vinterdietten til ulvene, så de to populasjonene henger tett sammen.
Fra 2000 til 2007 var ulvebestanden høy. Den lå mellom cirka 50 og 100 dyr, med topper på rundt 100 dyr i 2003 og rundt 90 dyr i 2007. I den samme perioden gikk hjortebestanden jevnt nedover, fra cirka 13 000 dyr i 2000 til cirka 4500 dyr i 2007.
Mange ulver gir høyt predasjonstrykk. Ulvene tar flere hjort enn det som fødes, og hjortebestanden synker. Det er altså en negativ sammenheng: når antall ulver er høyt, går antall hjort ned.
Etter 2007 snur det for ulven. Bestanden faller fra cirka 90 dyr i 2007 til cirka 40 dyr i 2010, og kurven ender på rundt 33 dyr året etter. Forklaringen er at matgrunnlaget er blitt for lite. Færre hjort gir mindre mat per ulv, flere valper dør, og ulvebestanden går ned. Konkurransen mellom ulveflokkene øker også.
Dette er det klassiske samspillet mellom predator og byttedyr: byttedyrpopulasjonen begrenser predatorpopulasjonen, og predatoren begrenser byttedyret. Endringen i ulvebestanden kommer noen år etter endringen i hjortebestanden, altså med en tidsforsinkelse.
Nedgangen i hjortebestanden er ikke helt jevn. Etter at ulvebestanden ble nesten halvert fra cirka 100 dyr i 2003 til cirka 50 dyr i 2005, tok hjortebestanden seg opp igjen fra cirka 6700 dyr i 2005 til cirka 8300 dyr i 2006. Da ulvebestanden var tilbake på cirka 90 dyr i 2007, falt hjortebestanden bratt til under 5000 dyr. Svingningene kommer altså forskjøvet i tid, slik vi venter mellom predator og byttedyr. Samtidig er den samlede nedgangen så stor at også andre forhold trolig virket inn, for eksempel jakt utenfor parken, tørkeår og andre rovdyr som grizzlybjørn.
Utsettingen av ulv ser ut til å ha vært svært positiv for ospa.
Det figurene viser. Andelen ospetrær med spor etter beiting lå på cirka 95 % i 1995. Andelen sank langsomt fram til 2003 og falt så bratt, til cirka 14 % i 2010. Samtidig var gjennomsnittshøyden på ospetrærne uendret på cirka 45 cm fram til 1997. Deretter økte høyden, først sakte og fra 2004 raskt, til cirka 225 cm i 2010.
Sammenhengen. Hjortebestanden falt fra cirka 20 000 dyr i 1995 til cirka 4500 dyr i 2010. Ulven er en viktig del av forklaringen, selv om det bratte fallet de aller første årene kom før ulvebestanden hadde rukket å bygge seg opp. Færre hjort beiter mindre. I tillegg endrer ulv atferden til hjorten: hjorten unngår åpne områder og dalbunner der den lett blir tatt, og oppholder seg kortere tid på hvert sted. Begge deler gir mindre beitepress på ospa.
Når skuddene ikke lenger blir beitet av, kan trærne vokse. Dette er en trofisk kaskade: ulven påvirker ospa indirekte gjennom hjorten. Effekten forsterker seg selv, for når trærne er over rundt to meter, når ikke hjorten opp til skuddene lenger.
Innvendinger. Figurene viser bare samvariasjon, ikke årsak. Andre forhold kan ha bidratt: nedbør- og temperaturendringer, flere bevere som demmer opp og gir fuktigere jord, og jakt på hjort utenfor parken. Beitingen begynte også å avta før ulvebestanden var på topp.
Konklusjon. Samlet er det likevel mest sannsynlig at utsettingen av ulv er hovedårsaken til at ospepopulasjonen vokste opp igjen, fordi både beiteandelen og hjortetallet faller i takt med at ulvebestanden bygger seg opp.
Ulvene i én flokk er vanligvis avkom av det samme ulveparet. De er altså søsken og har mange av de samme allelene. Hadde alle de 31 ulvene kommet fra én eller to flokker, ville den nye bestanden hatt svært liten genetisk variasjon.
En liten utsatt bestand gir i seg selv en grunnleggereffekt: bare en del av allelene i den kanadiske bestanden blir med. Ved å hente dyr fra mange ulike flokker fikk forskerne med flere ulike alleler, og den nye bestanden ble mer lik den opprinnelige.
Stor genetisk variasjon er viktig av to grunner. For det første blir det mindre innavl. Innavl gir flere individer som er homozygote for skadelige recessive alleler, og det kan gi lavere fruktbarhet, svakere immunforsvar og høyere valpedødelighet. For det andre gir variasjon bestanden bedre muligheter til å tilpasse seg ved naturlig seleksjon hvis miljøet endrer seg, for eksempel ved en ny sykdom.
Vi kan lage DNA-profiler av dyrene og sammenlikne dem.
-
Vi tar en vevsprøve, for eksempel blod, hår med rot eller en slimhinneprøve, av tispa, av hver valp og av de to hannulvene.
-
DNA-et isoleres fra cellene i prøvene.
-
Vi velger ut noen DNA-områder som varierer mye mellom individer. Det er ikke-kodende områder med korte, gjentatte basesekvenser, såkalte mikrosatellitter. Antall gjentakelser er ulikt fra individ til individ.
-
Disse områdene kopieres opp i mange kopier med PCR, slik at vi får nok DNA å arbeide med.
-
Fragmentene skilles med gelelektroforese. DNA er negativt ladd og vandrer mot den positive polen. Korte fragmenter vandrer raskest og lengst, så fragmentene sorteres etter lengde. Båndmønsteret som kommer fram, er DNA-profilen til individet.
-
Vi sammenlikner profilene. Hver valp har fått halvparten av allelene sine fra mora og halvparten fra faren. Vi finner derfor først de båndene hos valpene som stemmer med mora. De båndene som blir igjen, må komme fra faren. Den hannulven som har alle disse båndene i sin profil, er faren. Den andre hannen vil mangle ett eller flere av dem.