Το 2050 ο πληθυσμός στις πόλεις θα είναι τετραπλάσιος από το 2000. Ακούει κανείς;

Μελέτη που δημοσιεύτηκε στο peercommunityjournal.org αναφέρεται στο θέμα της αύξησης του πληθυσμού των αστικών περιοχών και των πόλεων παγκοσμίως και κάνει λόγο για τριπλασιασμό του αστικού πληθυσμού παγκοσμίως μέχρι το 2030, σε σχέση με το 2000, ενώ ως το 2050 αναμένεται οι κάτοικοι των πόλεων να τετραπλαστιαστούν σε σχέση με τις αρχές του αιώνα!

Όλη αυτή η συγκέντρωση πληθυσμού ευνοεί τη διάδοση των χωροκατακτητικών/εισβολικών ειδών, τη συμπύκνωση των ρύπων και αποτελεί τον σημαντικότερο μοχλό της φυσικής υπερεκμετάλλευσης πόρων και των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου. Επίσης θεωρείται και  η άμεση αιτία καταστροφής και κατακερματισμού των οικοτόπων.

Μέρος της μελέτης αναφέρει:

«Αν και η αστικοποίηση αποτελεί σημαντικό παράγοντα διάβρωσης της βιοποικιλότητας, δεν επηρεάζει όλα τα είδη εξίσου. Η ουδέτερη γενετική δομή των πληθυσμών ενός δεδομένου είδους επηρεάζεται τόσο από την γενετική παρέκκλιση, όσο και από τις διαδικασίες γενετικής ροής γονιδίων.

Στις πόλεις, το μέγεθος των ζωικών πληθυσμών καθορίζει, παρασύρεται και μπορεί να εξαρτάται από πολλαπλές διεργασίες, ενώ η γονιδιακή ροή εξαρτάται ουσιαστικά από την ικανότητα των ειδών να διασκορπιστούν σε αστικές περιοχές.

Λαμβάνοντας υπόψη αυτό, δοκιμάσαμε αν οι μεταβολές στους περιορισμούς διασποράς και μόνο θα μπορούσαν να εξηγήσουν τη μεταβλητότητα των ουδέτερων γενετικών προτύπων που παρατηρούνται συνήθως στις αστικές περιοχές. Επιπλέον, αξιολογήσαμε πώς η χωρική κατανομή των αστικών πράσινων χώρων (UGS) και των περι-αστικών δασών επηρεάζει αυτά τα πρότυπα.

Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι οι μεταβολές στα χωρικά πρότυπα διασποράς, και συνεπώς στη ροή γονιδίων, θα μπορούσαν να εξηγήσουν τη μεταβλητότητα των εμπειρικά παρατηρούμενων γενετικών προτύπων σε αστικά περιβάλλοντα.

Εκτός αυτού, οι μεγαλύτερες περιοχές βιότοπων και πηγές βιοποικιλότητας πιθανότατα βρίσκονται σε περιοχές που περιβάλλουν τα κέντρα πόλεων. Αυτό θα πρέπει να ενθαρρύνει τους πολεοδόμους να δίνουν προσοχή στις περιοχές που προωθούν τις κινήσεις διασποράς μεταξύ αστικών βιότοπων (π.χ., UGS) και περι-αστικών βιότοπων (π.χ., δάση), παρά μεταξύ αστικών βιότοπων, όταν διαχειρίζονται την αστική βιοποικιλότητα.

Η πλειοψηφία της ανθρωπότητας ζει αυτήν τη στιγμή σε πόλεις και οι αστικές περιοχές προβλέπεται να καλύπτουν τριπλάσια έκταση από αυτήν που κάλυπταν το 2000 έως το 2030 (Seto et al., 2012), και τετραπλάσια έως το 2050 (Angel et al., 2011). Η αστικοποίηση είναι ένα σημαντικό συστατικό των ανθρωπογενών πιέσεων που προκαλούν τη διάβρωση και τη χωρική ανακατανομή της βιοποικιλότητας (Diaz et al., 2019).

Πράγματι, προωθεί την εξάπλωση των χωροκατακτητικών ειδών, συγκεντρώνει τη ρύπανση και οι αστικοί τρόποι ζωής αποτελούν σημαντικούς παράγοντες υπερεκμετάλλευσης φυσικών πόρων και εκπομπών αερίων θερμοκηπίου (McDonald et al., 2020).

Τέλος, αποτελεί άμεση αιτία καταστροφής και κατακερματισμού των οικοτόπων (Beninde et al., 2015). Ως αποτέλεσμα, πολλές εμπειρικές μελέτες έχουν αποδείξει τις αρνητικές επιπτώσεις της αστικοποίησης στη βιοποικιλότητα (Aronson et al., 2014; Piano et al., 2020). Ωστόσο, αυτή η σχέση είναι πολύπλοκη και μεταβλητή ανάμεσα σε ταξινομικές μονάδες, επίπεδα βιολογικής οργάνωσης (οικοσυστήματα, είδη, γονίδια) και μεταξύ πόλεων (Fidino et al., 2020). Η έρευνα στην αστική οικολογία είναι επομένως αναγκαία και ιδιαίτερα κρίσιμη αν η ανθρωπότητα θέλει να περιορίσει τον αντίκτυπό της στη βιοποικιλότητα και να διατηρήσει τις υπηρεσίες των οικοσυστημάτων που αυτή παρέχει (Verrelli et al., 2022).

Μελέτες στην αστική οικολογία έχουν δείξει ότι τα είδη δεν επηρεάζονται όλα με τον ίδιο τρόπο από την αστικοποίηση (Aronson et al., 2014; Blair, 1996; Fanelli et al., 2022; Fidino et al., 2020). Ενώ κάποια είδη βρίσκονται κυρίως, αν όχι αποκλειστικά, σε πόλεις επειδή προσαρμόζονται  σε ανθρωποποιημένα περιβάλλοντα (αστικοί προσαρμοστές), άλλα δεν μπορούν να επιβιώσουν σε αυτές τις περιοχές (αστικοί αποφευγόντες).

Ορισμένα παρόντα είδη υπάρχουν τόσο σε αστικές όσο και σε μη αστικές περιοχές. Αυτά τα αστικά ανεκτικά είδη αποτελούν αξιόπιστους δείκτες των αστικών επιδράσεων στη δυναμική των πληθυσμών κατά μήκος αγροτικών-αστικών διαβαθμίσεων. Μπορεί επίσης να είναι τα πιο επηρεασμένα από τον αντίκτυπο του αστικού σχεδιασμού στις περιβαλλοντικές συνθήκες κατά μήκος αυτών των διαβαθμίσεων.

Οι ειδικές αντιδράσεις των ειδών στην αστικοποίηση όχι μόνο επηρεάζουν τα πρότυπα της ποικιλότητας των ειδών, αλλά εξηγούν επίσης τη μεταβλητότητα των γενετικών προτύπων που παρατηρούνται στο ενδοειδικό επίπεδο κατά μήκος των αγροτικών-αστικών διαβαθμίσεων. Αν και έχουν παρατηρηθεί γρήγορες γενετικές προσαρμογές στην αστικοποίηση σε διάφορα είδη (Santangelo et al., 2022), η αστικοποίηση επίσης διαμορφώνει σημαντικά τα ουδέτερα γενετικά πρότυπα (Fusco et al., 2021; Miles et al., 2019).

Για παράδειγμα, αστικοί πληθυσμοί ανθρώπινων παρασίτων μπορούν να παρουσιάζουν υψηλότερα επίπεδα γενετικής ποικιλότητας από μη αστικούς (Miles et al., 2018). Αντίθετα, οι Khimoun et al. (2020) και Schoville et al. (2013) δεν ανίχνευσαν καμία σημαντική διαφορά στη γενετική ποικιλότητα ούτε κανένα πρότυπο απομόνωσης με απόσταση κατά τη μελέτη των πληθυσμών μυρμηγκιών και πεταλούδων, αντίστοιχα, σε αστικές και μη αστικές περιοχές.

Ομοίως, η σχέση μεταξύ γενετικής ποικιλότητας ή διαφοροποίησης των αμφιβίων και του βαθμού αστικοποίησης σε διάφορες πόλεις της Βόρειας Αμερικής δεν ήταν σημαντική στη μελέτη των Schmidt και Garroway (2021). Αντίθετα, οι Delaney et al. (2010) έδειξαν ότι η αστικοποίηση μείωσε τη γενετική ποικιλότητα και αύξησε τη γενετική διαφοροποίηση σε τρία είδη σαυρών και ένα είδος πουλιών, κυρίως λόγω της υψηλότερης πυκνότητας δρόμων στις αστικές περιοχές. Ομοίως, οι Stillfried et al. (2017) έδειξαν ότι οι αστικοί πληθυσμοί αγριογούρουνων παρουσίαζαν χαμηλότερα επίπεδα γενετικής ποικιλότητας από τους προαστιακούς στο Βερολίνο.

Η μεταβλητότητα των ουδέτερων γενετικών προτύπων που παρατηρούνται σε αστικές περιοχές προκύπτει από τις δημογραφικές δυναμικές που καθορίζουν την ένταση τόσο της γενετικής παραδρομής όσο και της ροής γονιδίων (Frankham et al., 2004; Miles et al., 2019; Munshi-South and Richardson, 2020).

Από τη μία πλευρά, η γενετική παρέκκλιση μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια αλληλόμορφων, ειδικά σε πληθυσμούς μικρού μεγέθους. Από την άλλη πλευρά, η ροή γονιδίων που προκύπτει από επιτυχημένες διασπορές ατόμων μεταξύ πληθυσμών οδηγεί σε γενετικές ανταλλαγές. Αυτό μπορεί να αντισταθμίσει την απώλεια ποικιλότητας λόγω παραδρομής και να μειώσει τη προκύπτουσα γενετική διαφοροποίηση μεταξύ των πληθυσμών.

Ως εκ τούτου, τόσο το μέγεθος των αστικών πληθυσμών όσο και η διαπερατότητα των αστικών περιβαλλόντων στη διασπορά ατόμων καθορίζουν τη γενετική ποικιλότητα και τη γενετική διαφοροποίηση, επειδή καθορίζουν τη γενετική παρέκκλιση και τη ροή γονιδίων.

Έτσι προκύπτει πως, τα γενετικά πρότυπα που περιγράφονται παραπάνω καλύπτουν το πλήρες φάσμα των προτύπων που αναμένονται θεωρητικά από τις μεταβολές στην ένταση της παρέκκλισης αυτής και της ροής γονιδίων μεταξύ αστικών και μη αστικών περιοχών (Frankham et al., 2004; Hutchison and Templeton, 1999). Υπό ισχυρή γενετική παραδρομή και χαμηλή ροή γονιδίων, αναμένεται χαμηλή γενετική ποικιλότητα. Εκτός αυτού, τα πρότυπα απομόνωσης με απόσταση δεν πρέπει να είναι σημαντικά, λόγω του κυρίαρχου ρόλου της τοπικής τυχαιότητας στην κατά ζεύγος γενετική διαφοροποίηση ανεξαρτήτως των αποστάσεων κατά ζεύγος μεταξύ των πληθυσμών.

Αντίθετα, υπό μέτρια γενετική παραδρομή και ροή γονιδίων, αναμένεται ένα σημαντικό πρότυπο απομόνωσης με απόσταση και υψηλότερο επίπεδο γενετικής ποικιλότητας. Τέλος, σε ενδιάμεσα επίπεδα, αναμένονται πρότυπα απομόνωσης με απόσταση, τουλάχιστον προσωρινά, έως ένα όριο απόστασης κατά ζεύγος πέρα από το οποίο η παραδρομή γίνεται ο κυρίαρχος τυχαίος οδηγός της γενετικής διαφοροποίησης. Ωστόσο, επειδή αυτά τα προβλεπόμενα γενετικά πρότυπα εξαρτώνται από τις σχετικές εντάσεις τόσο της παραδρομής όσο και της ροής γονιδίων, η διάκριση της επιρροής αυτών των δύο διαδικασιών είναι ένα πολύπλοκο έργο.

Στα αστικά ανεκτικά είδη, η γενετική παραδρομή θα μπορούσε να εξηγήσει το μεγαλύτερο μέρος της μεταβλητότητας που παρατηρείται στα γενετικά πρότυπα δεδομένου ότι μερικά από αυτά τα είδη σχηματίζουν μόνο μικρούς πληθυσμούς σε αστικές περιοχές (π.χ. Lourenco et al. (2017)), ενισχύοντας έτσι τις επιδράσεις της παραδρομής, ενώ άλλα μπορούν να διατηρούν μεγάλους πληθυσμούς (π.χ. Miles et al. (2018)). Ωστόσο, η ροή γονιδίων, η οποία κυρίως καθοδηγείται από την ικανότητα των αστικών ανεκτικών ειδών να διασπείρονται στον αστικό ιστό, θα μπορούσε επίσης να είναι ο κυρίαρχος οδηγός των γενετικών αντιδράσεων στην αστικοποίηση.

Συνεπώς, η αξιολόγηση του πώς οι περιορισμοί της διασποράς και οι προκύπτουσες μειώσεις της ροής γονιδίων διαμορφώνουν τα γενετικά πρότυπα είναι κρίσιμη για διάφορους λόγους.

Πρώτον, πολλά προγράμματα διατήρησης της βιοποικιλότητας βασίζονται στη διατήρηση και αποκατάσταση της συνδεσιμότητας των οικοτόπων για τη διατήρηση της γενετικής ποικιλότητας στις αστικές περιοχές. Υποθέτουν ότι ο περιορισμός της διασποράς είναι η κύρια αιτία της απώλειας βιοποικιλότητας. Εκτός αυτού, συχνά επικεντρώνονται στους Αστικούς Πράσινους Χώρους (εφεξής αναφερόμενοι ως UGS) ως πηγές βιοποικιλότητας, αν και η χωρική τους τοποθεσία εντός των πόλεων θα μπορούσε να τους μετατρέψει σε σημεία καταστροφής (Lepczyk et al., 2017; Pulliam, 1988; Verrelli et al., 2022), θέτοντας έτσι σε κίνδυνο την αποδοτικότητα της αποκατάστασης οικοτόπων και οικολογικών διαδρόμων στους αστικούς πυρήνες.

Ο προσδιορισμός του σε ποιο βαθμό οι κινήσεις των ειδών σε αυτές τις περιοχές είναι επαρκείς για την πρόληψη της απώλειας ποικιλότητας είναι επομένως απαραίτητος για την εκτίμηση του δυνητικού οφέλους τέτοιων μέτρων. Για τον σκοπό αυτό, οι προσομοιώσεις έχουν συνήθως συνιστώμενες στην γενετική τοπίου (Balkenhol et al., 2016; Munshi-South and Richardson, 2020), ιδιαίτερα για τη μελέτη του πώς τα ουδέτερα γενετικά πρότυπα προκύπτουν από την αλληλεπίδραση των διαδικασιών παραδρομής και ροής γονιδίων, ανεξάρτητα από τις προσαρμοστικές διαδικασίες. Αποδείχθηκαν επίσης αποτελεσματικές για την αναπαραγωγή των εμπειρικά παρατηρημένων γενετικών προτύπων σε αστικές περιοχές (Rochat et al., 2017).

Λαμβάνοντας υπόψη αυτό, ο ερευνητικός μας στόχος σε αυτή τη μελέτη ήταν να απαντήσουμε στην ακόλουθη ερώτηση: πώς εξηγεί ο περιορισμός της διασποράς τη μεταβλητότητα των γενετικών προτύπων σε αστικά ανεκτικά είδη; Για τον σκοπό αυτό, προσομοιώσαμε ουδέτερα γενετικά πρότυπα που προκύπτουν από πολυγενεακή ροή γονιδίων μεταξύ πληθυσμών αστικών ανεκτικών ειδών που βρίσκονται τόσο σε UGS όσο και σε δασικές περιοχές εντός και γύρω από 325 ευρωπαϊκές πόλεις. Χρησιμοποιώντας σενάρια που εισάγουν μεταβολές στην ικανότητα τριών εικονικών ειδών ζώων να διασπείρονται στον αστικό ιστό, αξιολογήσαμε πώς αυτή η ικανότητα επηρεάζει τα γενετικά πρότυπα, ανεξάρτητα από οποιαδήποτε άλλη διαδικασία».

ΠΗΓΗ: peercommunityjournal.org

Εικόνες: pexels, unsplash