SAMHÄLLSEKONOMISKA ASPEKTERPÅ BEVARANDE AV BIOLOGISK

MÅNGFALD

V a d ä r b i o d i v e r s i t e t ?

- A r t d i v e r s i t e t

- G e n e t i s k d i v e r s i t e t

- E k o s y s t e m s d i v e r s i t e t

N o a k s a r k - p r o b l e m e t –A t t m a x i m i e r a g e n e t i s k d i v e r s i t e t

P r o b l e m e t :

max ( )V D a c ai ii

n

1

V = N e t t o v ä r d e

D ( a ) = D i v e r s i t e t e n a v m ä n g d e n a b e v a r a d e a r t e r

c i = K o s t n a d e n f ö r a t t b e v a r a a r t i

* H u r m ä t e r v i D ( a ) , d e t g e n e t i s k a d i v e r s i t e t s v ä r d e t ?

* G e n e t i s k d i v e r s i t e t s m å t t k a n b a s e r a s p å e v o l u t i o n ä r a t r ä d

F i g u r 6 . 3 S l ä k t t r ä d f ö r h o m i n o i d e r ( f r å n W e i t z m a n , 1 9 9 2 )

D i v e r s i t e t s m å t t b a s e r a t p å e v o l u t i o n ä r t t r ä d

A r t A n t a l n o d e rinodernoder

M ä n n i s k a 4 1 7 / 4 = 4 , 2 5

C h i m p a n s 4 1 7 / 4 = 4 , 2 5

G o r i l l a 3 1 7 / 3 = 5 , 6 7

O r a n g u t a n g 2 1 7 / 2 = 8 , 5

G i b b o n 2 1 7 / 2 = 8 , 5

S i a m a n g 2 1 7 / 2 = 8 , 5

S u m m a 1 7 3 9 , 6 7

* E t t ge ne t isk t d ive r s it e t små t t ka n oc kså b a se r a s på pa r visolikh e t , e x v. i D N A .

* W e it z ma n' s d ive r s it e t små t t :

P a i r w i s e d i s t a n c e s N e a r e s t n e i g h b o u rA - B : 3 A - B + C + D = 8

A - B + D + C = 8A - C : 1 A - C + B + D = 8

A - C + D + B = 8A - D : 4 A - D + C + B = 8

A - D + B + C = 8B - C : 4 B - C + A + D = 9

B - C + D + A = 9B - D : 4 B - D + C + A = 9

B - D + A + C = 8C - D : 5 C - D + A + B = 9

C - D + B + A = 1 0

*Att tillämpa Weitzman’s mått på tranor (från Weitzman, 1993):

Tranfamiljen

Art Latinskt namn Geografi skt

område

Utrotnings-

sannolikhet

Nordligkrontrana

Balearica pavonina Centralaf rika 0,19

Sydlig

krontrana

Balearica regulorum Sydöstra Af rika 0,06

J ungf rutrana Anthropoides virgo Centralasien 0,02

Paradistrana Anthropoides

paradisea

Södra Af rika 0,1

Vårtrana Bugeranus

carunculatus

Sydöstra Af rika 0,23

Snötrana Grus leucogeranus Asien 0,35

Prärietrana Grus canadensis Nordamerika 0,01

Saurustrana Grus antigone Sydostasien 0,05

Brolgatrana Grus rubicunda Australien 0,04

Glasögontrana Grus vipio Ostasien 0,21

Eurasisk trana Grus grus Europa, Asien 0,02

Munktrana Grus monachus Ostasien 0,17

Trumpetartrana Grus americana Nordamerika 0,35

Svart-halsad

trana

Grus nigricollis Himalaya 0,16

J apansk trana Grus japonesis Ostasien 0,29

B e v a r a n d e d i a g n o s t i k f ö r t r a n f a m i l j e n ( K o l u m n 3 o c h 4 ä r n o r m a l i s e r a d e f ö r a t t

s u m m e r a t i l l 1 0 0 ) .

A r t U t r o t n i n g s

s a n n o l i k h e t ,

iP

M a r g i n a l e ff e k t p å

d i v e r s i t e t e n a v

ö k n i n g i u t r o t n i n g s

s a n n o l i k h e t ,

iPPaD ,

D i v e r s i t e t s

e l a s t i c i t e t ,

N o r d l i g

k r o n t r a n a

0 , 1 9 8 , 7 1 1 , 3

S y d l i g

k r o n t r a n a

0 , 0 6 1 4 , 1 5 , 8

J u n g f r u t r a n a 0 , 0 2 7 , 0 0 , 9

P a r a d i s t r a n a 0 , 1 4 , 8 3 , 3

V å r t r a n a 0 , 2 3 7 , 8 1 2 , 3

S n ö t r a n a 0 , 3 5 1 0 , 3 2 4 , 6

P r ä r i e t r a n a 0 , 0 1 1 1 , 1 0 , 8

S a u r u s t r a n a 0 , 0 5 4 , 7 1 , 6

B r o l g a t r a n a 0 , 0 4 6 , 5 1 , 8

G l a s ö g o n t r a n a 0 , 2 1 9 , 2 1 3 , 1

E u r a s i s k t r a n a 0 , 0 2 1 , 3 0 , 2

M u n k t r a n a 0 , 1 7 1 , 4 1 , 6

T r u m p e t a r t r a n a 0 , 3 5 4 , 5 1 0 , 7

S v a r t - h a l s a d

t r a n a

0 , 1 6 5 , 8 6 , 3

J a p a n s k t r a n a 0 , 2 9 2 , 9 5 , 7

Några analytiska slutsatser:

J ämför Prärietranan och Trumpetartranan (båda

Nordamerikanska arter). Även om den marginella

diversiteten av Prärietranan är högre, är det bättre att

placera en bevarandekrona extra på Trumpetartranan

ef tersom den är mer utrotningshotad.

Snötranan har mycket hög diversitetselasticitet och därf ör

mycket hög bevarandepotential. Kombinerar unikhet med

hög risk f ör utrotning.

Notera att tabellen inte ger någon inf ormation om

kostnaden f ör att minska utrotningsrisken – en nödvändig

pusselbit f ör att f ullborda en ekonomisk analys.

I dag, snarare än att göra en systematisk avvägning mellan

unikhet och utrotningsrisk, väntar vi helt enkelt tills en art

är på kanten till utrotning och sedan satsar vi allt på att

bevara den, oberoende av vad det kostar.

Bevara arter för genetisk prospektering

• *Ett vanligt argument är att biodiversitet är viktigt som en källa för framtida mediciner – genetisk prospektering.

• *I USA innehåller nästan 25% av receptbelagda läkemedel aktiva ingredienser från växter.

• *Som en källa till ledtrådar i jordbruks- och medicinsk forskning och inom vissa andra områden är naturliga organismer mycket svåra att ersätta. I den meningen finns det helt enkelt inget substitut för biodiversitet som helhet.

• *Men i allmänhet står vi i beslutssituationen inför en marginell avvägning – skall en marginell hektar regnskog bevaras för genetisk prospektering eller inte? I en sådan situation är det inte det astronomiska värdet av all biodiversitet i tropikerna som är intressant utan värden och kostnader av biodiversitet för genetisk prospektering på marginalen.

*Det förväntade värdet av att bevara en marginellhektar för genetisk prospektering beror på:

1) Det förväntade värdet av läkemedlet2) Sannolikheten att källan till läkemedlet bara finns

på denna hektar.

Även om 1) är högt är sannolikheten i 2) mycket låg ominte antalet alternativa hektar regnskog är lågt. Envariant av ”vatten- diamant paradoxen”.

Slutsats: Denna typ av argumentation håller inte, andravärden är viktigare på marginalen, som värdet avekosystemstjänster och existensvärden.

EFFEKTIV PLANERING AV SKYDDADEOMRÅDEN:

THE RESERVE SITE SELECTIONPROBLEM(RSSP)

*RSSP baseras på f öreställningen att enda sättet att bevarabiodiversitet är genom att inrätta skyddade områden.

*Utgångspunkten är att dagens reservatssystem är inoptimaltvalt. Historiskt har reservat of ta inrättats på grund av:

Alternativkostnaden var låg ef tersom marken hade f åkonkurrerande användningsområden. Detta kan f örklaravarf ör så många skyddade områden inrättats i f jällregionenmedan en relativt liten andel av naturen i södra Sverige ärskyddad. Motsvarande trender finns även i andra länder.

Estetiska skäl var tungt vägande. Ett visst naturområdekanske skyddats f ör att ett majestätiskt vattenfall ellerovanligt f ormade klippor finns där. Denna typ av naturskyddkan naturligtvis motiveras med hänsyn till rekreation.

Andra skäl. Storstadsbefolkningens behov avrekreationsområden kan motivera inrättandet av skyddadeområden nära storstäder. Slumpen kan också spela roll,exempelvis om områden donerats till staten.

Sveriges totala landareal fördelad på ägoslag och landsdelar, andelar inom reservat(% res), enligt Riksskogstaxeringens reservatsinventering

Vägledande principer för reservatsnätverk

• Komplementaritet. Med begränsade resurser för inrättande av reservat bör nya reservat väljas så att de kompletterar redan existerande. Reservat i bergsregioner kan kompletteras med reservat i skogslandet, reservat i norra delen av ett land kan kompletteras med reservat i södra delen, osv. Tillsammans fångar därigenom reservaten upp alla naturtyper i landet.

• Flexibilitet. Ofta kan flera olika platser uppfylla samma biodiversitetsmål. Man bör därför inte vara låst vid att en specifik plats i, säg, fjällregionen, skall väljas om det finns andra substitut som ger samma skydd av biodiversiteten i samma region.

• Oersättlighet. Vissa områden kan vara oersättliga i ett reservatsnätverk, exempelvis i den meningen att vissa hotade arter endast finns i ett visst område. För dessa områden finns alltså inga substitut och en fullständig täckning av alla hotade arter (i den meningen att de finns representerade i reservatsnätverket) kan inte uppnås om de inte väljs.

• *Problemet - kallas the Maximum Coverage • Problem (MCP):•• Hitta en uppsättning reservat som ”fångar” så många arter

som möjligt på en så liten yta som möjligt (MCP1).

• Maximiera antalet ”fångade arter inom en given budget där åsidosättandet av olika områden kostar olika mycket (MCP2).

• *Informationsbehov: -MCP1:En geografisk artdatabas.

• -MCP2:Som i MCP 1 + en geografisk

markvärdesdatabas.

Tabell 6.5 Exempel på en geografisk artdatabas.

Art 1 Art 2 ………. Art n

Område 1 1 0 ………. 1

Område 2 0 1 ………. 1

:

:

:

:

:

:

:

:

Område m 0 0 1

*Det finns ett sätt att finna den optimala lösningen- heltalsprogrammering med branch-and-bound algoritmer

datorintensiv metod om antalet arteroch/eller områden är många.

*Ett antal heuristiska ( approximativa) algoritmer existerar som kan finnaen lösning som är nästan optimal.

Girighetsalgoritmen: Välj först det område med flest arter,därefter det område med flest arter sominte fanns i det första området osv.

Ovanlighetsalgoritmen: Vikta varje art med 1Nj

, välj därefter

det område som ger mest “artpoäng”. Tabort de ”fångade” arterna och gör omprocessen.

*Resultat f rån Oregonstudien: -Optimal lösning:

90% av arterna kunde representeras med 5 områden av 441, m.a.o. 1,1% av Oregon’s area.

Alla arterna kunde representeras med 23 områden av 441, 5,2% av Oregon’s area.

Girighetsalgoritmen var nästan optimal när endast några få områden kunde väljas, så att inte alla arter kunde ”fångas”.

• Ovanlighetsalgoritmen var nästan optimal närdet gällde att ”fånga alla arter (24 områdenbehövdes istället f ör det optimala 23).

250

270

290

310

330

350

370

390

410

430

450

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Anta l om rå de n i re se rva tsnä tve rke t

An

tal

rep

rese

nte

rad

e ar

ter

Girighetsalgoritm en

Ovanlighetsalgoritm enOptim al lösning - heltalsprogram m ering

Art-ackumulationskurvor

• Ovanlighetsalgoritmen ger hög vikt till ovanliga arter.

• Det finns inte bara en optimal lösning utan 144(!).

• 19 av de 23 områdena återkommer i alla 144 lösningarna och är m.a.o. oersättliga i ett reservatsnätverk.

• Att finna den optimala lösningen tog 23 minuter på en 486 PC.

Figur 6.4 Oersättlighetsvärden för reservat i Oregon

*Om vi inkluderar kostnader ändras problemet till(MCP2):

Max yii I

. (1)

st x y i Ijj N

ii

. . (2)

c x Bj jj J (3)

yi = art iI = tot. antal arter

xj = område j

J = tot. antal områden

N Ji = områden där art i existerar, delmängd avJ

cj = kostnad för område j

B = budgetrestriktion

*Exempel - County USA studien (Ando et al., 1998, Science)

*Baserad på f örekomstdata på de 911 arter

som är listade under Endangered Species Act.

*USA har 2851 counties. Markvärdet = värdet av jordbruksmark.

*Antagande: Arterna är jämnt f ördelade inom ett county. Det är därf ör

tillräckligt att avsätta ett godtyckligt stort område i varje valt

county. Storleken på dett område spelar ingen roll f ör valet av

counties.

*Resultat: Kostnaden f ör att bevara 50% av de hotade artena är bara

7,5% av kostnaden f ör att bevara alla.

Orsak: För att bevara alla hotade arter måste vissa

counties med extremt höga markvärden, som

San Fransisco county inkluderas.

Utveckling 1)Ofullständig information om artf ördelning.

*Problemet: Samma som MCP1 och MCP2 medskillnaden att endast sannolikhetsdatapå f örekomst av en viss art på enviss plats existerar - kallasMaximum Expected CoverageProblem, MECP

*En optimal lösning med heltalsprogrammering kan inte garanteras såvida inte det totala antalet områden är mindre än 30 eller det totala antalet valda områden är mindre än 5 (Polasky et al., opublicerad).

*Girighets- och Ovanlighetsalgoritmerna kan dock f ortf arande användas.

*MECP kan transformeras till MCP med följande f örenkling:sannolikhet 0,5 1 (arten är där)sannolikhet < 0,5 0 (arten är inte där)

Utveckling 2) Värdet av biologisk info. Om artdatabasen är ofullständig.

*En kritisk variabel här är sannolikheten att en art hittas när man söker på ett visst område, om den fi nns där – kan kallas "sökeff ektivitet".

*Några resultat baserade på syntetiska data (Polasky & Solow, (opublicerad):

Avvägningen mellan sökeff ektivitet och antalet områden som skall genomsökas

Of ta bättre att söka noggrannt på några f å platserän att söka mindre noga överallt (gäller det även borttappdenycklar?)

Vilken art skall man f okusera på i sökandet?

Om endast några f å platser kan genomsökas – sök ef ter mervanliga arter.

Om fler områden kan genomsökas - sökef ter mer ovanliga arter.