The genetic consequences of ex situ breeding in the European wildcat (Felis silvestris silvestris) and the Arabian sand cat (Felis margarita harrisoni).
Dr. rer. nat. Diss
125 Seiten
Erstgutachter: PD Dr. Axel Hochkirch,
Zweitgutachter: Prof. Dr. Michael Veith
Universität Trier
In Kooperation mit mehreren deutschen und internationalen Zoos, Tier- und Wildparks
Volltext (3 der vier Kapitel können über diesen Link heruntergeladen werden, Kapitel 1 oder der Volltext kann bei Interesse als PDF durch die Autorin per Mail versendet werden.)
Zusammenfassung:
In den letzten Jahren ist die Anzahl bedrohter Arten, die auf ex situ-Schutzprogramme angewiesen sind, deutlich gestiegen. Bislang wurde die Effizienz von ex situ-Zuchtprogrammen allerdings selten systematisch untersucht. Ziel dieser Arbeit war es zunächst den aktuellen Wissensstand zu den Auswirkungen der ex situ-Zucht auf die genetische Vielfalt bedrohter Arten zusammen zu fassen (Kapitel 1). Hierbei sollte geklärt werden ob die selbst gesetzten Ziele des Weltverbandes der Zoos und Aquarien (WAZA) in rezenten Zoopopulationen erreicht werden. Bei dieser Auswertung publizierter Daten stellte sich heraus, dass eine Zucht in Gefangenschaft auf Dauer zu einem Verlust der genetischen Vielfalt führt (Kraaijeveld-Smit et al. 2006; Frankham et al. 2010), dass diesem Effekt allerdings durch ein sorgfältiges Management der Zuchtpopulation entgegengewirkt werden kann. Die Daten aus Kapitel 1 legen nahe, dass es Grenzwerte für die Zahl der Gründer (15) und die Größe der Zuchtpopulation (100) gibt, mit deren Erreichen Inzucht minimiert und ein vergleichsweise hohes Maß genetischer Vielfalt erhalten werden kann. Es zeigte sich aber auch, dass noch viel Forschungsbedarf in Bezug auf die genetischen Auswirkungen von ex situ-Zucht besteht. Vor allem der Vergleich zwischen der Zuchtpopulation und natürlichen Wildpopulationen ist von elementarer Bedeutung um die Effizienz und den Erfolg von Zuchtprogrammen bewerten zu können. Auch zeigte sich, dass es zusätzlichen Forschungsbedarf bezüglich genetischer Anpassungen an die Bedingungen in Gefangenschaft gibt (Frankham 2008), was die vermehrte Nutzung von nicht-neutralen genetischen Markern nahe legt. Zudem sollte verstärkt eine Übertragung der wissenschaftlichen Erkenntnisse in die praktische Anwendung im Zoo erfolgen (z. B. in Bezug auf die Artenzusammensetzung oder die Managementstrategien).
In Kapitel 2 und 3 werden Fallbeispiele für genetische Untersuchungen an ex situ-Populationen behandelt. Die Untersuchungen an der Europäischen Wildkatze (Felis silvestris silvestris) in Kapitel 2 zeigen, dass es im Laufe der Haltung in Zoos vermutlich mehrfach zu Hybridisierung mit Hauskatzen oder zur Aufnahme von Hybriden kam. Lediglich ein Drittel der Zuchtpopulation wies den mitochondrialen Haplotyp auf, der auch in wilden Populationen zu finden ist. Insgesamt kann die ex situ Population nicht für eine weitere Zucht empfohlen werden. Dies macht die Aufnahme von zusätzlichen Individuen aus den Wildpopulationen zu einer nötigen Voraussetzung zur effektiven Erhaltung der genetischen Diversität dieser Art. Von weiteren Wiederansiedelungen mit Tieren aus der ex situ Zucht ist generell abzuraten, da sich die Europäische Wildkatze inzwischen wieder auf natürlichem Wege ausbreitet. Die genetischen Daten liefern in diesem Fall einen wichtigen Grundstock für die Etablierung eines Zuchtbuches.
Eine Analyse der derzeitigen Haltungsbedingungen für diese Art zeigte, dass die Haltungsstandards die gesetzlichen Mindestanforderungen weit übertreffen (Kapitel 4). Allerdings zeigte ein Vergleich mit den Empfehlungen aus der Verhaltensforschung bei Kleinkatzen (Shepherdson et al. 1993; Mellen et al. 1998;Hartmann 2007; Hönig & Gusset 2010), dass vor allem in Bezug auf den Kontakt zu den Pflegern und der Fütterung noch Verbesserungspotenzial besteht.
Die genetischen Untersuchungen an der ex situ-Population der Arabischen Sandkatze (Felis margarita harrisoni) (Kapitel 3) zeigen, dass trotz einer stärkeren Bedrohung, weniger Gründertieren und einer kleineren Zuchtpopulation bei dieser Art ein hohes Maß an genetischer Diversität erhalten werden konnte. Die Daten legen nahe, dass die 18 Gründer für dieses Zuchtprogramm eine hohe genetische Diversität eingebracht haben und nicht näher mit einander verwandt waren. Zudem zeigt dieses Beispiel dass genetische Untersuchungen auch bei Populationen mit detaillierten Zuchtbuchdaten sehr sinnvoll sein können, da ein Fehler in den Zuchtbuchdaten nachgewiesen werden konnte. Die genetischen Daten bestätigen zudem die Ergebnisse aus Kapitel 1 zu den Grenzwerten für die Anzahl der Gründer und die Größe der Zuchtpopulation.
Insgesamt scheinen ex situ-Zuchtprogramme durchaus geeignet zu sein um die genetische Vielfalt bedrohter Arten zu erhalten. Wichtig ist eine ausreichend große Zahl genetisch variabler Gründer und ein sorgsames Zuchtmanagement. Allerdings lässt sich langfristig aufgrund der kleinen Populationsgrößen Inzucht und der Verlust genetischer Vielfalt in Zoopopulationen nicht vermeiden. Die Fallbeispiele untermalen den großen Nutzen den genetische Untersuchungen für die Kontrolle und Verbesserung von Erhaltungszuchtprogrammen haben.
Abstract:
Nowadays, there is an increasing number of species which depend on ex situ conservation programmes for survival. However, the efficiency of the ex situ breeding programmes has so far rarely been evaluated systematically. The aim of this thesis was to first of all review the current knowledge on the effects of captive breeding on the genetic diversity of endangered species (Chapter 1). The studies presented here also aim at evaluating whether ex situ breeding programmes can meet the goals set by the Word Association of Zoos and Aquariums (WAZA). The literature review revealed, that on the long term, captive breeding always leads to a loss of genetic diversity (e. g. Kraaijeveld-Smit et al. 2006; Frankham et al. 2010). However, the data also indicated, that this effect can be counteracted by a thorough management of the captive population. The analyses presented in Chapter 1 suggest, that there is a minimum number of founders (15) and a minimum captive population size (100), which are necessary to minimize inbreeding and to conserve a high amount of genetic diversity. However, the review also showed, that there is still a great need for further research on the genetic effects of captive breeding. In order to be able to evaluate the efficiency and success of captive breeding programmes it is of fundamental importance to compare captive populations to natural wild populations. Additionally there is a need to study the genetic adaptations to captive environments in endangered species (Frankham 2008), which indicates an increasing need for the use of non-neutral marker systems. Also, there is a need for an increase in the implementation of the knowledge gained by scientific research into the planning and management of current breeding programmes.
Chapters 2 and 3 deal with case studies for the genetic analysis of ex situ populations. Genetic data from the European wildcat (Felis silvestris silvestris) (Chapter 2) revealed, that hybrids or even domestic cats must have been integrated into the captive population. Only about one third of the analysed captive individuals possessed the mitochondrial haplotype found in wild populations. Hence, none of the captive individuals can be recommended for breeding. This leads to the necessity to acquire new founders from the wild populations to effectively conserve the genetic diversity of this species. Furthermore, it would be advisable to abstain from reintroductions using the captive population as a source, as the wild populations are already expanding naturally. The genetic data presented in this study provides valuable basic information for the establishment of a studbook. An analysis of the keeping conditions for this species (Chapter 4) revealed, that the current conditions by far exceed the minimum requirements set by law. Yet, the comparison with recommendations from behavioural studies on small felids (Shepherdson et al. 1993; Mellen et al. 1998;Hartmann 2007; Hönig & Gusset 2010) indicated, that there is a potential for optimization concerning the contact to the keepers and the feeding.
In Chapter 3 a genetic analysis of the captive population of the Arabian sand cat (Felis margarita harrisoni) is presented. Despite its smaller captive population size and the smaller number of founders, a high amount of genetic diversity is found in the captive population of this species. The results indicate, that the 18 founders of this breeding programme must have been genetically highly diverse and unrelated. This study also highlights the benefit of genetic studies in established breeding programmes with detailed pedigree, as an error could be detected in the studbook. The results of this analysis also confirm the minimum values for the number of founders and the captive population size which were determined in Chapter 1.
In general, ex situ breeding programmes seem to be suitable to retain a high amount of the genetic diversity of endangered species. However, it is crucial that the population is based on a sufficient number of genetically divers founders and is afterwards carefully managed. Nevertheless, on the long term, inbreeding and a loss of genetic diversity cannot be avoided in captive populations due to restrictions in population size. The case studies presented here highlight the great value of genetic studies for the evaluation and optimization of ex situ breeding programmes.
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The genetic consequences of ex situ breeding in the European wildcat (Felis silvestris silvestris) and the Arabian sand cat (Felis margarita harrisoni)
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