Cinegepopulációk ökológiai és genetikai vizsgálata – Út a tudományhoz pályázat 2017

Iskolánk a 2017/2018-as tanévben is több, a diákok tehetséggondozását támogató pályázatot nyert, melyek segítségével különböző projektek valósulhattak meg. Az „Út a tudományhoz” pályázat keretében idén az egyik projekt a „Cinegepopulációk ökológiai és genetikai vizsgálata” volt. Részt vevő tanulók: Cselőtei Bence, Csigi Gergely, Pintér István és Takács Luca.

A pályázat tervezett és megvalósult elemei:

Idén azzal a céllal terveztük kutatómunkánkat, hogy folytassuk a tavalyi pályázatban elkezdett összegző munkánkat: a kutatás során szerzett ismereteket, tapasztalatokat szélesebb körben is megismertethessük diáktársainkkal egy oktatást segítő anyag és honlap elkészítésével.

Kutatásunk részben korábbi, öt éven át tartó kutatásunk folytatása volt újabb célkitűzések megadásával, másrészt pedig egészen új témájú kutatást is beindítottunk. Az előző évek ornitológiai kutatásainkra építve folytattuk az odútelepünkhöz kapcsolódóan a szén- és kék cinegék szaporodásbiológiai vizsgálatát (pl. élőhely választással összefüggő költéssiker, költőpárok száma/ha), területhűségük vizsgálatát a téli madáretetőnél folytatott gyűrűzésekkel összevontan. Felmértük mintaterületeink (a Fácános-erdő Natura2000 terület és a Gödöllői Botanikus Kert) évszakok szerint változó avifaunáját.

Ezen kívül új elemként a kék cinegék DNS alapú ivarhatározását is elvégeztük tollból gyűjtött DNS minta segítségével. A kékcinegék ivarhatározása sok esetben tollazati bélyegek figyelembe vételével megoldható, azonban viszonylag magas arányban fogtunk olyan egyedeket, amiknél nagy a bizonytalanság. A DNS minta segítette ezeknél az egyedeknél az ivar biztos megállapítását, az eredmény feldolgozásával és a biometriai adatok összevetésével pedig biztosabbá szerettük volna tenni a fenotípus alapján történő határozást. Így tehát munkánk egyik részét az előző évek és ennek a projektévnek az adatainak más szempontú kiértékelése képezte, másik része pedig új kérdések megfogalmazása után újabb adatgyűjtés révén az új kérdések megválaszolása volt.

 

 

 

Kérdéseink voltak, melyekre a kutatás alapján a válaszok:

  1. Hány madárfajból áll az erdő és a botanikus kert madárvilága?

A gyűrűzések alapján a tavaszi-nyári és a téli fajszámadatokat az 1. táblázat foglalja össze:

  1. táblázat
Helyszín/Időszak Tavaszi-nyári (költésidő) fajszám Téli időszak fajszáma Összesen
Fácános-erdő 13 17 21
Botanikus kert 27 20 36

A megfigyelések, költőpárok terepi felmérése alapján a fajszámadatokat a 2. táblázat tartalmazza.

  1. táblázat
Helyszín/Időszak Tavaszi-nyári (költésidő) fajszám Téli időszak fajszáma Összesen
Fácános-erdő 20 19 24
Botanikus kert 41 26 47

A Botanikus kert magasabb fajszáma annak köszönhető, hogy a terület mozaikos és kisebb tavacskák is találhatók a területen, melyek különösen a nyári hónapokban odavonzzák a madarakat. Az erdő homogénebb és zártabb élőhely, a tavaszi-nyári időszakban itatóhelyek nincsenek.

  1. Van-e pozitív hatása az odútelepnek? Az odúlakó madarak (cinkék, csuszkák) egyedsűrűsége nagyobb-e az erdő odútelepet tartalmazó részén, mint a mesterséges odúkat nélkülöző területeken?

Ennek a kérdésnek a megválaszolásához elegendő adatunk a széncinegékről gyűlt össze. A mesterséges odúkat tartalmazó erdőterületeken a széncinegék denzitésa 2,55 pár/hektár, az oadútelepen kívül eső részeken pedig 1,91 pár /hektár. Vagyis annak ellenére, hogy a gödöllői Fácános-erdő odvas fákban alapvetően gazdag, mesterséges odúk kihelyezésével növelhető a költőpárok száma.

  1. Diverzebb-e a Botanikus Kert avifaunája az erdőnél azáltal, hogy parkosabb és különféle élőhelyfoltok mozaikjából áll, ellentétben a homogénebbnek tekinthető Fácános-erdővel?

Igen, egyrészt lásd 1-2. táblázat.

A madáretetőn gyűrűzött madárfajok és egyedszámok alapján számolt Shanonn-diverzitás a téli időszakban:

Fácános-erdőben: H = 1,67

Botanikus-kertben: H = 1,72

Vagyis az etetőkön mért diverzitásban nagy különbség nincs. A domináns fajok is csak kis mértékben különböznek. A Fácános-erdőben domináns fajok sorrendben: széncinege, meggyvágó, kék cinege, csíz. A Botanikus-kertben: széncinege, kék cinege, zöldike, meggyvágó.

  1. A fiókakorban gyűrűzött cinegefiókák milyen arányban fordulnak elő télen a madáretetőnél, majd a következő években költő egyedként az odútelepen? Van-e különbség a hímek és tojók között e tekintetben?

2013 óta 337 fiókát gyűrűztünk, ezeknek a 6,8%-t (23 pld.) fogtuk vissza télen a madáretetőnél (visszafogási események száma: 39). A visszafogott, fiókakorban gyűrűzött széncinegék közül 8 pld. volt tojó (34,8%), 14 pld. hím (60,9%) és 1 pld. ismeretlen (4,3%). Egyelőre úgy tűnik, hogy a fiatal hím széncinegék nagyobb arányban kerülnek meg télen, mint a tojók.

  1. A biometriai adatok rögzítése melletti DNS vizsgálatok segítségével egyértelműbbé tehető-e a kékcinegék fenotípus alapján történő ivarhatározása?

Projektünk újdonsága volt, hogy megpróbáltuk a kék cinegék DNS mintáinak segítségével a biztosan hím és tojó madarak biometriai adatainak statisztikai módszerekkel való elemzését. A DNS mintavétel szájnyálkahártyából és fedőtollból történt. Kutatásunk során 92 madárból sikerült mintát gyűjtenünk. A mintákat a budapesti Állatorvostudományi Egyetem Aquilaborjában dolgozták fel. Az ivarhatározás egy speciális, ivari kromoszómához kötődő gén, a CHD-1 segítségével történt, amely az ivari kromoszómákon két különböző változatban van jelen. A PCR reakció utáni gélelektroforézis során a tojók kettő, míg a hímek csak egy band-del rendelkeznek.

A laborból megküldött eredmények nagy meglepetést okoztak. Kiderült, hogy a 92 madárból 10 esetében a terepen határozott ivar nem egyezett meg a valós ivarral, amely viszonylag magas, 10,9%-os félrehatározási arány. Meglepően nagyon hímszerű tojókat fogtunk munkánk során, amelyekre felmérésünk alapján minden szakember a szárnyszín és a biometriai paraméterek szerint is hímet mondott volna, mégis a valóságban tojók voltak. Így megdőlt az a hipotézis, hogy pl. a szárnyhossz adatokat lehetne segítségképpen használni, hiszen 70-72 mm szárnyhosszúságú tojók is előfordultak. A diszkriminancia analízis során kiderült, hogy a valós hím-tojó csoportok ebben az esetben hasonlítottak a legkisebb mértékben a biometriai adatok alapján képezhető csoportokhoz, csupán 76%-os volt a hasonlóság. Konklúzióként tehát elmondható, hogy a kék cinegék esetében a biometriai adatok nem használhatók ivarhatározásra, sőt az eddigi bélyegek is igencsak megbízhatatlanok. Vizsgálatunk fényében tehát megfontolandó, hogy egyáltalán a jövőben érdemes-e ivart határozni kék cinegéken, hiszen az téves információkat nyújthat. Kutatásunk ugyanakkor eredményesnek mondható, ugyanis sikerült egy olyan módszert kifejleszteni a kék cinegén keresztül, amelynek alkalmazásával a bizonytalanul ivarhatározható fajok helyzete tisztázható, még ha az azt is jelenti, hogy akár az adott fajnál nem érdemes ivart határozni.

A projekt hasznosulása:

A csoportos projekt/kutató munka lényege, hogy a diákok megtanulják, miként lehet saját lelkes munkájukat mások lelkes munkájával kiegészíteni. A 4 fős csoport egyrészt megtanulta, hogy tehetségüknek, képességüknek, kedvtelésüknek megfelelően hogyan osszák fel egymás között az elvégzendő munkát, s ezáltal megtapasztalták a csoportmunka szakmai és emberi előnyeit, vagy olykor nehézségeit is. Másrészt megtanultak felelősségteljesen is dolgozni, hiszen a csoport sikeres tevékenysége azon múlik, hogy minden tagja egyformán becsületesen és megbízhatóan dolgozik-e, jól követik-e például az előírt kutatási protokollt.

A befejezett projektből a tanulók posztereket és kb. 10 perces előadásokat készítettek, készítettek, amiket bemutattak regionális, országos és nemzetközi konferenciákon (TUDOK, ICYS). Az előadás készítés (illetve mások előadásának meghallgatása) jó lehetőség volt arra, hogy fejleszthessük a tehetséges diákok kérdésfeltevő, eredmény bemutató, lényegre koncentráló és összegző képességét. A diákkonferenciákon mindig remek lehetőség nyílik arra is, hogy saját vagy más iskolák tehetséges diákjaival beszélgethessenek, eszmecserét folytathassanak, és megismerhessék más, hozzájuk hasonló fiatalok gondolkodásmódját.

A kutatással összefüggésben keletkezett előadások.

Cselőtei Bence és Pintér István: „Széncinege populáció ökológiai vizsgálata” – TUDOK XVIII. Kárpát-medencei konferenciája, Kisvárda, 2018. április 6.

Csigi Gergely: „Most akkor fiú vagy lány? Ivarhatározási bélyegek keresése kék cinegéken molekuláris módszerek segítségével” – TUDOK Élet- és környezettudományi Tematikus Konferencia, Hajdúszoboszló, 2018. február 9-10.

Csigi Gergely: Male birds or Female birds? Sex determintation based on visible gender differences as well as molcular methods in Blue tits. 25th ICYS, Belgrade, 19-25 April, 2018.

A projekt az UT-2017-0026 azonosítószámú pályázat segítségével valósult meg.