Ανάπτυξη καινοτόμου μεθόδου για τη μελέτη γενετικών, πληθυσμιακών και ηθολογικών χαρακτηριστικών της καφέ αρκούδας (Ursus arctos)

Abstract

The endangered brown bear (Ursus arctos) in Greece is in urgent need of effective protection and management; that management should be based on information that is both reliable and quickly attained. After observing bears marking and rubbing on power poles in Greece, we initiated a study to collect information that will enable us to better understand this behavior and design an effective method for studying the species in the country. Research carried out in Chapter II aimed in describing the types of power-pole related signs and how these deteriorate throughout time and comparing their amount with other signs commonly used in the study of the species. After an initial inspection of all power poles in the main study area of Grevena, thirty-nine power poles were selected and inspected monthly for a year. The information and experience gained in the main study area was used to survey three additional areas, thus covering a representative sample of the species distribution in the country. Power pole-related behaviour was associated with mud smears, hair deposits, and bite and claw marks. Tracks and scats also have been used to document the presence of brown bears in Greece, but fewer of these were found in all areas surveyed. Deterioration rate of power-pole related signs was slower than that of tracks and scats. The results of the research carried out in Chapter II, indicated that power-pole related behaviour is associated with the marking and rubbing behaviour of the species. In order to better understand this poorly understood aspect of bear behaviour, the intensity of marking and rubbing behaviour throughout time and the factors that influence it were investigated in Chapter III, as well as the “natural” behaviour of the species. In order to examine the intensity of power pole-related behaviour throughout time, 13 sampling units were selected and inspected monthly for 27 months. The influence of different factors on the intensity of the behaviour was examined by carrying out a second, systematic sampling of all the power poles in the main study area and recording 16 different ecological parameters. The “natural” behaviour of the species was recorded opportunistically, during field work. The difference in the intensity of the marking and rubbing behaviour throughout the year was statistically significant and was most intense between April and June, shortly before the beginning of the mating season in Greece. According to classification tree analysis, the most important factor affecting the intensity of power pole-related behaviour was the intensity of human activity in a specific area. Field research documented also two already known and two, previously not documented, forms of marking and rubbing behaviour. Genetic research is considered to be one of the outstanding priorities in the study of the species in Greece. In Chapter IV efforts were carried out to design an effective way of collecting genetic samples, to define the ideal time and frequency of collecting these samples and to identify the gender of the animals that mark and rub power poles. The placement of a piece of barbed wire on 14 power poles did not seem to affect the behaviour of the species, while helping at the same time to collect a significantly higher number of genetic samples. The ideal time for collecting such samples is between May and August, because of the higher number and better quality of samples found. The long exposure of hair samples to environmental conditions has a negative effect on the ability to extract DNA from them, and therefore it is recommended that sample collection takes place at least once a month. Results from the amplification of the SRY gene in 71 samples from the main study area indicate that marking and rubbing on power poles is carried out mainly by males. Based on the results of the research carried out in Chapters II, III and IV, we initiated in Chapter V a large-scale, pilot application of the non-invasive study method designed. The systematic sampling of the western and eastern nucleus of the brown bear population in Greece indicated that power pole-related behaviour is confined to the core areas of the species distribution. Within these areas, intensity of the behaviour is highest in areas with a high concentration of adult males, thus reinforcing the assumption that marking behaviour is a mean of communication between dominant males in an area, in order to avoid harmful confrontations. The design and successful pilot application of a dense network of sampling stations in order to monitor the genetic and demographic status of the species in Greece, using volunteers, opens new horizons in the protection and management of this endangered species in our country.

Η αποτελεσματική προστασία και διαχείριση της καφέ αρκούδας (Ursus arctos) στην Ελλάδα θα πρέπει να βασίζεται σε ακριβή αλλά ταυτόχρονα και σε εύκολα και γρήγορα συλλέξιμα δεδομένα σχετικά με ακόμα ανεπαρκώς κατανοητές πτυχές της γενικής κατάστασης και βιολογίας του είδους. Μετά από παρατηρήσεις αρκούδων να σημαδεύουν και να τρίβονται σε στύλους της ΔΕΗ, ξεκινήσαμε μια μελέτη με στόχο να συλλέξουμε δεδομένα τα οποία θα μας επιτρέψουν να κατανοήσουμε καλύτερα τη συμπεριφορά αυτή και να σχεδιάσουμε μια αποτελεσματική μέθοδο μελέτης του είδους στην Ελλάδα. Οι στόχοι του Κεφαλαίου ΙΙ ήταν να περιγραφούν τα είδη και ο ρυθμός αλλοίωσης και να συγκριθεί ο αριθμός των βιοδηλωτικών που σχετίζονται με την παρουσία της καφέ αρκούδας επάνω και γύρω από τους στύλους της ΔΕΗ με τα βιοδηλωτικά που χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μελέτη του είδους στην Ελλάδα. Μετά από μια αρχική σάρωση των στύλων της βασικής περιοχής μελέτης στα Γρεβενά, επιλέχθηκαν 39 στύλοι οι οποίοι εξετάσθηκαν μία φορά το μήνα για ένα έτος. Η εμπειρία που αποκομίσθηκε στη βασική περιοχή μελέτης χρησιμοποιήθηκε για να εξετασθούν άλλες τρεις περιοχές στην Ελλάδα, καλύπτοντας έτσι ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα της κατανομής του είδους. Η έρευνα κατέγραψε τρία είδη βιοδηλωτικών (αποτυπώματα λάσπης, γρατζουνιές και δαγκωματιές, τρίχες) που σχετίζονται με τη γενικότερη συμπεριφορά της αρκούδας επάνω στο στύλο. Τα βιοδηλωτικά αυτά ήταν περισσότερα σε όλες τις περιοχές που εξετάσθηκαν και διατηρήθηκαν για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα στο πεδίο από ότι τα βιοδηλωτικά που χρησιμοποιούνται συνήθως στη μελέτη του είδους στη χώρα μας, όπως τα ίχνη και τα περιττώματα. Τα αποτελέσματα της έρευνας του Κεφαλαίου ΙΙ, έδειξαν ότι η γενικότερη παρουσία της αρκούδας γύρω από το στύλο και η προσέγγισή της προς αυτόν σχετίζεται με την συμπεριφορά σημαδέματος και τριψίματος του είδους. Στο Κεφάλαιο ΙΙΙ έγινε μια προσπάθεια να κατανοηθεί καλύτερα η συμπεριφορά αυτή, μέσω της μελέτης της έντασης της συμπεριφοράς στο χρόνο και των παραγόντων που την επηρεάζουν, καθώς επίσης και της μελέτης της «φυσιολογικής» συμπεριφοράς σημαδέματος και τριψίματος. Για τη μελέτη της έντασης της συμπεριφοράς στη διάρκεια του έτους επιλέχθηκαν 13 δειγματοληπτικοί σταθμοί, οι οποίοι εξετάσθηκαν μία φορά το μήνα για 27 μήνες. Για τη μελέτη των παραγόντων που επηρεάζουν την ένταση της συμπεριφοράς έγινε μια δεύτερη συστηματική σάρωση των στύλων της ΔΕΗ στη βασική περιοχή μελέτης και η καταγραφή 16 οικολογικών παραμέτρων. Η μελέτη της «φυσιολογικής» συμπεριφοράς σημαδέματος και τριψίματος έγινε σε περιστασιακή βάση κατά τη διάρκεια της δουλειάς στο πεδίο. Η διαφορά της έντασης της συμπεριφοράς σημαδέματος και τριψίματος στη διάρκεια του έτους ήταν στατιστικά σημαντική, με την μεγαλύτερη ένταση να καταγράφεται λίγο πριν από την περίοδο του ζευγαρώματος, τους μήνες Απρίλιο με Ιούνιο. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της στατιστικής ανάλυσης, χρησιμοποιώντας μοντέλα δέντρων κατηγοριοποίησης, η ένταση της συμπεριφοράς επηρεάστηκε κατά κύριο λόγο από την ένταση της παρουσίας του ανθρώπου σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Η δουλειά στο πεδίο κατέγραψε επίσης δύο γνωστές και δύο άγνωστες μέχρι τώρα μορφές της συμπεριφοράς σημαδέματος και τριψίματος. Η γενετική μελέτη της καφέ αρκούδας θεωρείται μια από τις βασικές προτεραιότητες στη μελέτη του είδους στη χώρα μας. Στο Κεφάλαιο IV έγινε μια προσπάθεια να σχεδιαστεί ένας αποτελεσματικός τρόπος συλλογής δειγμάτων, να προσδιοριστούν η ιδανική εποχή και η συχνότητα συλλογής των δειγμάτων αυτών και να προσδιοριστεί το φύλο των αρκούδων που σημαδεύουν και τρίβονται στους στύλους της ΔΕΗ. Η τοποθέτηση ενός κομματιού αγκαθωτού σύρματος σε 14 στύλους δεν φάνηκε να επηρεάζει τη συμπεριφορά σημαδέματος και τριψίματος, ενώ βοήθησε στη συλλογή μεγαλύτερου αριθμού γενετικών δειγμάτων. Ως ιδανική εποχή για τη συλλογή των δειγμάτων προσδιορίστηκε το δεύτερο τετράμηνο του έτους, λόγω του μεγαλύτερου αριθμού και της καλύτερης ποιότητας των δειγμάτων που συλλέγονται. Η παρατεταμένη παραμονή δειγμάτων τριχών στο πεδίο έχει αρνητική επίδραση στη δυνατότητα απομόνωσης DNA από τα δείγματα αυτά και για το λόγο αυτό συνιστάται να συλλέγονται τα δείγματα το λιγότερο μία φορά το μήνα. Σύμφωνα με την ενίσχυση του γονιδιακού τόπου SRY σε 71 δείγματα από τη βασική περιοχή μελέτης το σημάδεμα και το τρίψιμο σε στύλους της ΔΕΗ γίνεται κυρίως από αρσενικές αρκούδες. Με βάση τα αποτελέσματα της έρευνας στα Κεφάλαια II, III, και IV, δοκιμάστηκε στο Κεφάλαιο V η πιλοτική εφαρμογή της μη επεμβατικής μεθόδου μελέτης σε ευρεία κλίμακα στο πεδίο. Η συστηματική σάρωση του δυτικού και ανατολικού πυρήνα κατανομής της καφέ αρκούδας στη χώρα μας έδειξε ότι η συμπεριφορά σημαδέματος και τριψίματος εντοπίζεται κυρίως στις περιοχές στον πυρήνα της κατανομής της αρκούδας με υψηλή πυκνότητα αρσενικών ατόμων, ενισχύοντας έτσι την άποψη ότι η συμπεριφορά αυτή λειτουργεί ως μέσο επικοινωνίας προς αποφυγή εντάσεων μεταξύ των κυρίαρχων αρσενικών μιας περιοχής. Ο σχεδιασμός και η επιτυχημένη πιλοτική λειτουργία με εθελοντές ενός εκτεταμένου δικτύου δειγματοληπτικών σταθμών για τη γενετική και δημογραφική παρακολούθηση του πληθυσμού της καφέ αρκούδας ανοίγει νέες προοπτικές στην προστασία και διαχείριση αυτού του απειλούμενου είδους στην Ελλάδα.