Analýza evropského chovu orangutana bornejského Pongo pygmaeus a orangutana sumaterského Pongo abelii s bližším zaměřením na problematiku inbreedingu v jejich početně malých populacích

Bc. Lukáš Kocmánek

Master's thesis

Analysis of European breeding of Pongo pygmaeus and Pongo abelii with focus on inbreeding in its small population

Abstract:

Orangutani bornejští i orangutani sumaterští jsou endemity na svých ostrovech. Na Sumatře se vyskytuje orangutan sumaterský Pongo abelii a na Borneu žije orangutan bornejský Pongo pygmaeus, který je od roku 2005 rozdělen na tři poddruhy (Pongo pygmaeus pygmaeus, Pongo pygmaeus morio, Pongo pygmaeus wurmbii). Oba druhy jsou v současnosti klasifikovány dle IUCN jako kriticky ohrožené (Critically Endangered – CR). Hlavní příčinou jejich ohrožení je ztráta přirozeného prostředí, která je způsobena dlouhodobým masivním kácením tropických deštných pralesů a jejich následnou přeměnou na plantáže olejnice obecné Elaeis guineensis, známé více pod názvem palma olejná. Další závažnou hrozbou je dlouhodobé pytlačení, které i v malé míře ovlivňuje populaci orangutanů, kvůli jejich velmi pomalé reprodukci. Oba druhy žijí v přírodě v rezidentních sociálních strukturách typu Noyau, kdy nedospělci žijí v malých skupinkách a dospělí jedinci se pohybují poblíž a komunikují spolu, nikoli však jako jedna rodina. Pouze samci orangutana sumaterského žijí solitérně. Aktuální struktura jedinců v přírodě je však závislá na dostupnosti potravy. Tato specifická struktura života orangutanů tak předurčuje nastavení náročnějších podmínek jejich chovu, které jsou odlišné od chovu ostatních druhů lidoopů. Orangutani bornejští i sumaterští jsou v evropských zoo chováni již od první poloviny 20. století. V posledních desetiletích jsou chovy situovány v rámci ex situ záchranných programů. Pro evidenci byla zavedena Evropská plemenná kniha (Orang Utan Europäisches Erhaltungszuchtprogramm), která je nezbytná pro sestavování chovných plánů a v současnosti je vedená zoo v Karlsruhe. V knize jsou zaznamenáni všichni jedinci obou druhů, kteří byli chovaní od počátku evropských chovů v roce 1928, prozatím až do konce roku 2007. Soubor představuje celkem 1158 jedinců, z nichž 476 jsou orangutani bornejští, 452 orangutani sumaterští, dále je zde evidováno 128 jedinců hybridních a také 102 jedinců bez známé druhové příslušnosti. Hybridní jedinci a jedinci bez známé druhové příslušnosti však nebyli do výpočtů FX zařazeni. Ve výzkumné části byla zpracována data z výše uvedené evropské plemenné knihy, ve které jsou mimo jiné soustředěny informace o chovaných jedincích, z nichž byla vybrána a hodnocena data týkající se původu, pohlaví, věku a umístění orangutanů bornejských a sumaterských chovaných v Evropě. Pro výpočet a odhad FX byl zvolen statistický program SAS/STAT® 9.3. Pomocí procedury INBREED byl spočítán odhad koeficientu inbreedingu Fx pro jedince evidované v plemenné knize na základě plného rodokmenu a také pro následné generace případných potomků, kteří se mohou teoreticky narodit z páření žijících samců a samic chovaných v evropských zoo. Koeficient FX byl počítán ve 4 okruzích – vždy zvlášť 2 okruhy pro orangutana bornejského a zvlášť 2 okruhy pro orangutana sumaterského. Základem byl výpočet Fx pro všechny žijící i nežijící jedince – tzv. Inbreeding Coefficients of Individuals. Inbreeding Coefficients of Matings byl pak spočítán pro odhad FX pro následné generace potomků, kteří se mohou teoreticky narodit všem žijícím samcům a samicím. U orangutanů bornejských Pongo pygmaeus bylo v Evropě k roku 2007 chováno celkem 74 samců a 99 samic, to je poměr pohlaví 42,77 % ku 57,23 % ve prospěch samic. V optimálním reprodukčním věku je v současnosti 43 samců a 56 samic. Do reprodukce se v budoucnosti bude moci zapojit také prozatím 26 nedospělých samečků a 16 mladých samiček. Poměr pohlaví u nedospělých jedinců je 61,9 % samců a 38,1 % samic, tento poměr vzhledem reprodukční strategii orangutanů ne

Abstract:

ní příliš příznivý. Z výpočtů individuálního koeficientu Inbreeding Coefficients of Individuals FX byla z výběrového souboru žijících i nežijících 476 orangutanů bornejských jen u 3 jedinců stanovena hodnota FX větší než nula – v rozmezí od 0,0625 do 0,2500. V dalším okruhu Inbreeding Coefficients of Matings bylo hodnoceno celkem 4131 potenciálních potomků, kteří by se mohli narodit všem žijícím samcům a samicím orangutanů bornejských v Evropě. Z těchto potenciálních potomků by jich bylo podle odhadů FX teoreticky 483 v různé míře inbredních, což je 11,69 % z teoretické populace. U orangutanů sumaterských Pongo abelii je ve věku optimálním pro reprodukci v současnosti 31 samců a 49 samic, což je pro sestavení vhodných chovných rodičů příznivější. V budoucnu bude k dispozici do chovu také 45 jedinců, kteří k roku 2007 ještě nedosáhli pohlavní dospělosti, z nich 17 jedinců jsou samečci (37,78 %) a 28 jsou samičky (62,22 %). Poměr pohlaví nedospělých je tedy příznivější než u orangutanů bornejských. U orangutanů sumaterských bylo z výpočtů individuálního koeficientu Inbreeding Coefficients of Individuals FX vybráno z výběrového souboru žijících i nežijících celkem 452 jedinců. Z nich 27 jedinců bylo v různé míře inbredních – v rozmezí hodnot od 0,0625 do 0,3125. V dalším okruhu byly odhadnuty hodnoty FX Inbreeding Coefficients of Matings pro následující generaci 2520 teoretických potomků orangutanů sumaterských, kteří se mohou narodit žijícím samcům a žijícím samicím. Z těchto potenciálních párů by se teoreticky mohlo narodit celkem 468 (18,57 %) potomků s hodnotou FX větší než nula. Nejčastěji se objevující hodnotou (modem) pro inbrední potomky byla 0,0313. Hypotéza o vysoké inbrednosti obou druhů orangutanů v lidské péči nebyla potvrzena. Orangutani bornejští jsou si prozatím málo příbuzní, orangutani sumaterští jsou na tom sice hůř, ale i jejich populace je zatím udržitelná. U obou druhů je však nutné brát v úvahu také věk a zdravotní stav žijících jedinců, takže pro reprodukci bude ve skutečnosti k dispozici u obou pohlaví méně rodičů. V rámci dlouhodobých chovných plánů proto bude nezbytné propojení chovů obou druhů orangutanů se zahradami mimo Evropu, zejména zoo v USA a Asii. Rovněž je nutné plemennou knihu doplnit a aktualizovat.

Abstract:

Bornean and sumatran orangutans are both endemites on their islands. Sumatran orangutans Pongo abelii live on Sumatra while bornean orangutans Pongo pygmaeus on Borneo. Since 2005 there are classified three subspecies of bornean orangutans (Pongo pygmaeus pygmaeus, Pongo pygmaeus morio, Pongo pygmaeus wurmbii). Both orangutan species are classified as Critically Endangered (CR) by IUCN. The threat to their population is habitat loss caused by transformation of tropical rainforest to oil palm Elaeis guineensis plantations. Another major threat is poaching which strongly affects orangutan populations because of their slow reproduction. Both species in the wild live in residential social structure called noyau. In this social structure subadult individuals live in small groups, adults live nearby and communicate with each other, but do not live as a family. Only adult males live fully solitarily. Social structure in the wild also changes with availability of food sources. This specific social structure makes orangutans harder to breed due to their differences from other primate species. Both sumatran and bornean orangutans are kept in zoos since the first half of 20th century. In the most recent decades are these breeds part of ex situ conservation programs. For records of breeding an european studbook (Orang Utan Europäisches Erhaltungszuchtprogramm) has been implemented which is necessary for planing of mating pairs. The studbook is currently kept by zoo in Karlsruhe. In the book are noted all individuals that were kept in human care since the beginning of breeding in the year 1928 to the end of year 2007. The file consists of 1158 individuals, of which 476 are bornean orangutans, 452 sumatran orangutans, there is also 128 hybrids and 102 orangutans of unknown species. Hybrids and unknown species were excluded from calculations of FX. In the research part of the thesis were processeded data from aforementioned european studbook in which were noted data about kept individuals. Information about ancestry, sex, age and location for bornean and sumatran orangutans was selected from those data and then evaluated. For calculation of FX coefficient was used statistical programm SAS/STAT® 9.3. INBREED procedure was used to estimate coefficient of inbreeding FX for all individuals recorded in the studbook based on their full family tree. Inbreeding coefficient was also counted for following generation of potential offsprings which could be born from any pair living in Europe. Coefficient FX was calculated in 4 rounds. Two separate rounds for each orangutan species. Basis for this calculation was estimation of FX in living and dead individuals called Inbreeding Coefficients of Individuals. Then Inbreeding Coefficients of Matings were estimated for the following generation of all descendants which could be born to living males and females. There were 74 males and 99 females of bornean orangutans Pongo pygmaeus at Europe in 2007. That is 42,77 % males to 57,23 % females. At age optimal for reproduction are currently 43 males and 56 females. 26 males and 16 females are subadults which could reproduce later. Sex ratio of subadults is 61,9 % males to 38,1 % females, which is not favorable considering orangutan reproductive strategy. From 476 both living and dead bornean orangutans estimated for Inbreeding Coefficient of Individuals FX only 3 individuals had FX higher than zero. Values were ranging from 0,0625 to 0,2500. In the round for Inbreeding Coefficients of Matings were calculated values for potential 4131 descendants that could be born to living males and females in Europe. From those matings would 483 potential offsprings be inbred, which is 11,69 % of the whole potential population. For the sumatran orangutan Pongo abelii there are currently 31 males and 49 females at the age optimal for reproduction, which is better sex ratio for creating parental pairs. There would be 45 more individuals suitable for breeding in the future. Tha

Abstract:

t is 17 subadult males (37,78 %) and 28 subadult females (62,22 %). Thus sex ratio in sumatran orangutan is more favorable than the one of bornean orangutans. For the round of Inbreeding Coefficients of Individuals FX were selected 452 living and dead individuals. 27 of those individuals had value of FX higher than zero. Their coefficients were ranging from 0,0625 to 0,3125. In the following round Inbreeding Coefficients of Matings were estimated values of FX for the following generation of 2520 potential descendants that could be born to living males and females of sumatran orangutan. From those matings could be potentialy born 468 individuals (18,57 %) with FX higher than zero. The most represented value (modus) for inbred sires was 0,0313. Hypothesis about high inbreeding of both orangutan species held in human care was not confirmed. Bornean orangutans are only a little related to each other. Sumatran orangutans are standing worse, but their population is still sustainable. However health and age of individuals in both species should be taken in consideration. Which means there will be fewer potential parents for reproduction in the future. In the framework for long term viable breeding plans will be necessary connection of breedings of both orangutan species with zoos outside of Europe, especially in USA and Asia. Also updating and completion of studbook is needed.

Keywords

orangutan bornejský, orangutan sumaterský, Pongo pygmaeus, Pongo abelii, inbreeding, populace, inbrední deprese

Keywords

bornean orangutan, sumatran orangutan, Pongo pygmaeus, Pongo abelii, inbreeding, population, inbreeding depression

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Renata Masopustová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Animal Science / Companion Animal Management