Class Notes (807,037)
United States (312,340)
Biology (196)
BIO-0007 (8)

Section 3.docx

55 Pages
Unlock Document

Tufts University

11/05/2013 Environmental Biology The study of species, ecosystems, natural resources, and their interrelationships with humans Non­Renewable Resources Sustainable use? By function? What do you need to consider? Current, popular goal=”Live sustainably” Lack of depletion; meeting current needs without compromising future needs; a marketing concept Sustainable development Development that meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to  meet their own needs Problems? Defining current needs Needs v. wants All about people, doesn’t include environment Sustainable forestry Sustainable fisheries What does it mean to “live sustainably”? Use resources at same rate they are being replenished “The key to living sustainably on this planet is by getting more people to enjoy delicious, organic food” “Sustainable development is development that meets the needs of the present without compromising the  ability of future generations to meet their own needs” Example:  In 1920, who would have saved dysprosium? Soft, silvery rare metal Shortages of dysprosium and other rare earth metals could hamper efforts to develop new energy  technologies ‘living in harmony with nature’ is sometimes used interchcangeably with ‘living sustainbly’ Often attributed to ‘primitive’ or indigenous peoples Does motivation matter? Do people have to deliberately choose a sustainable lifestyle  Myth: Primitive People lived (or live) in Harmony With Nature Implications (at least to me): 1) Primitive people deliberately chose a lifestyle that does not harm nature Alternative, primitive humans reacted to: Food availablitily, weather, predators, disease, etc. similar to ways other animals react When times were good, populations increase; when times were bad, populations decrease Idea that bigger the population, the more intrusion in nature; increase in technology Impacts on environment increase with human population size Human impacts increase with technology With Technology and High Numbers More capable of influencing and resisting nature More people having impacts Greater per­person impacts I = P x A x T I=Environment impact P=pop size, A=affluence, T=technology Affluence and Technology: not that “civilized” humans suddenly stopped working with nature Additional Factors Values Attitude towards nature Standard of living desired Actual behaviors Do not always match stated values Observations of “primitive”/indigenous peoples Polynesian colonists destroyed Easter Island In Hawaii­lots of habitat destruction and species loss Early 1700s, before European arrival, estimated .5­1 million people on Hawaii before invasion More bird species went extinct following the arrival of Polynesians have gone extinct than European arrival Polynesians in New Zealand­same story of Hawaii E.g. moas extinct, Haast’s eagle North and South America colonized~15,000 years ago Lots of habitat modification Ex: extensive  Wasteful killing, extinction of mammals North American extinctions (34 large species) right after Pleistocene Cause argued about Climate change More Recently, 1600­1700, New England Turkeys Australia and New Guinea following human colonization ~50,000 years ago Again, most species of large mammals went extinct soon after Pacific Islands: loss of up to 2000 bird species following human colonization (there are ~10,000 globally  now) Reminder: western  Indigenous? “Originating and living or occurring naturally in an area or environment” So either There are no indigenous people to north America, because all are dead Observations of “primitive” peoples=NOT harmonious or Sustainable Cultural Caveat Colonization often shifted the local economy to be more global Bottom Line Primitive peoples often did not have the numbers or capacity to live sustanibly? Can you live sustainably even with “waste”? Example: you need to kill 1 animal/month to feed your family But, you kill 5/month so you can generate a little wealth (=waste) But, the animal population could sustain a yield of 10 animals/month Sustainable ecologically Potential Source of Conflicts= Sustainability Social: human health/nutrition 11/05/2013 Within Species Diversity 11/05/2013 Genetic Component Environmental component Ecomorph= apparent race or subspecies, but appearance driven by environment Plains Bison Smaller, shorter legs, heavier head and hump, lighter colors Woods Bison Taller, more robust, seems longer and hairier, hump is flatter/more angular Changes were driven by apparent environment Why might the existence of ectomorphs be a potential problem for conservation biologists? Waste money on something you believed was a species when it really wasn’t To conserve a species, understand where they come from and why they’re there EX: Atlantic Salmon A species at risk Complex lifestyle Spends adult life in ocean Then migrates to rivers to breed  Once they breed, go back to the ocean Lose color with age, new pattern Very site faithful­return to hatching stream to breed Implications for conservation? Species that live in multiple habitats are at risk in each habitat, including during migration Status of Atlantic Salmon Protected under Anadromous Fish Conservation Act (1965) 11/05/2013 Not doing well One Threat to persistence=dams Solution: Dam removals, fish ladder, trucking Freshwaterfish threat­habitat loss and degradation #1 problem 98% of fish species, subspecies listed in US threatened by habitat loss dams water diversions pollution Habitat Degradation from Agriculture Irrigation dries up rivers Overgrazing eliminates riparian vegetation Raises stream temperature Lowers water table Logging and clearing land for farms Runoff, stream temp Pesticide and fertilizer runoff Marine Fish­Habitat Loss and Degradation Near coasts­clearing, filling Pollution; esp. runoff Acidity in the oceans Exotic, Invasive Species­Freshwater and Marine #2 problem a) deliberate, by humans game fish, dumping bait fish 11/05/2013 b) accidental connecting lakes and rivers dams back water up, connect streams c) ballast water­invertebrates Threat­Aquaculture Interbreeding with released individuals (genetic dilution, maladaptive traits) Often differ in behavior, physiology Competition; predation (by larger hatchery fish) Pollution (poop; fish food) Disease­spread from hatcheries, where there are often outbreaks Protein Production/area 3 acres of grazing land to grow 1,700 lbs cow Same land, flooded, will generate 25,000 lbs of catfish Or, 1,000,000 lbs of tra Fair comparison? Why should you be unconvinced? WATCH OUT FOR NUMBERS LIKE THIS: NOT A FAIR COMPARISON Threat­Over Harvest­Marine Unsustainable (that’s why its called OVER harvest) ½ the human diet of people in the East Over­Harvest Consequences Commercial extinction of species Alternatives for harvesters when this occurs? Biological extinction of species 11/05/2013 Ecosystem impacts E.g. food webs altered Loss of other species via bycatch Cod Fisheries Areas off Newfoundland fished by Basques before Columbus “discovered” North America 1870s­1930s ~100 million pounds of cod harvested per year ‘could walk across the water on the backs of cod’ industry collapsed loss of $350 million in fish per year Causes of Atlantic Cod Collapse Overharvest Habitat loss of juveniles­filling estuaries to create agricultural field Over­Harvest: Atlantic Bluefin Tuna Historically, up to 1500 pounds­now hardly ever >500 lbs Trans­oceanic migrant Can swim 50 mph Value per fish? Jan 2010 $180,000 Jan 2011 $422,000 Commission formed in 1960s to manage tuna Fishing reductions and bans fought Quotas decreasing Highest Profile Sustainability Problem=Commercial Pelagic Fishing Pelagic=living in the middle depths or surface of the sea (vs. benthic=sea floor) 11/05/2013 E.g. tuna Remember: What it means to live sustainably Fisheries represents a renewable source Sustainable Fisheries Biological=required goal What evidence needed? Goal? Multiple viable populations vs large enough to fulfill ecosystem functions Economics­from commercial fisheries point of view­make sufficient profit Social­incidentally and functionally required, not a specific goal Includes political sustainability Threat to fisheries=climate change Climate changes, water warms up, fish moves from US waters to Russian rivers Commercial Fishing Methods 1) Drift Net Up to 30 miles long Also kills lots of marine mammals and birds=bycatch Bycatch=capture of non­target species and wrong size of correct species Problems when net is lost Mostly banned Bycatch: capture of non­target species and wrong size of correct species 2) Long Line Up to 80 miles long Thousands of baited hooks More selective 11/05/2013 Target non­schooling fish (ex: swordfish); also schooling fish (tuna) Bycatch=sea turtles, pelagic birds, especially albatrosses Atlantic Swordfish Numbers declining due to overharvest 1960: many >250 lbs; not 3) Trawl Relatively shallow water Banned some places Bycatch: Bottom trawl One indicator of lack of sustainability=decreased take for same harvest effort Over­Harvest  Fisheries Collapse First big crach=Peruvian achovy harvest =largest  11/05/2013 Cause of Atlantic Cod Collapse Overharvest Habitat loss for juveniles Pollution Fisheries still declining Sustainable Harvest Application based on understanding population size change over time  Exponential and logistic growth Logistic growth: slow down in growth, reaching carrying capacity, negative feedback Different: exponential crash, rise; logistic; increases then flattens out/ reaches an equilibrium point Regulations by: Fixed harvest quota Quotas can vary year to year  Try for max sustainable yield Fixed­Effort Harvest Limit effort depending on fish size  When fish population size large, catch is large When fish population size small, catch is small Negative feedback cycle regulating fish populations Always pushes population towards middle size; max repro rate; max harvest Great biological sense 11/05/2013 Problem: fish are a resource you can't see; how can you monitor commercially harvested fish populations? Larger Net Mesh Take larger fish, leave smaller fish But takes fish with greatest reproductive output Slower population growth Hook Designs Change from j­hooks to circle hooks on long­lines Decreases hooking after swallowed Decrease in turtle bycatch and seabird bycatch Reducing Bycatch­Seabirds Streamers on boats and lines Thaw bait first Weight bait Set bait at night (without lights) Environmental Labeling 11/05/2013 Tree Harvest Why do we harvest trees? For paper creation Construction  Get em' out of the way  Wood pulp for tree From the Tufts Daily ­New England forests: 25­30 cords if wood/acre of mature forest ­Assume 25% of a cord is air space  Environmental Problems Deforestation Forest degradation­ younger, changed species? Pollution (land, air, water) Sometimes herbicides, exotic trees Paper making: liquid effluents Soil compaction Water and energy use Paper consumption: Increase 20x in last 100 years Asia rising rapidly NOT to worry! US is still number one  11/05/2013 Forests Are trees a crop? Harvest, replacement (including planting) Time frame is different from most crops Most crops are annual harvest Trees 10­80 year harvest cycle Some crops do take years to mature; Brazil nuts for example Wood is oldest fuel­burn it  Convert wood to ethanol, methanol, or diesel fuel Demand for selective breeding for fast­growing trees; example: Hybrid poplars  "Original" forest are not accurately known Most lost from temperate forests: lost approx. 1/3 of their area Most loss= direct consequence of human activities in the 20th century Deforestation NOW Concentrated in LDC's Latina America, Asia, Africa­ 30­50% loss of their tropical forests Forest area increase in Europe, Japan, North America, Australia, New Zealand (1980­1995) What kind of forests can they be talking about?  Proximate Cause of Deforestation (Short­run) Development Roads, industry, housing, etc.  Other habitat conversion 11/05/2013 To farmland or pasture Native trees being replaced by exotic, faster growing trees Mining Ultimate Causes Human overpopulation Emigration out of cities Colonial pattern of resource exploitation Focus on short­term gain  Flawed government policies Taking control of forest away from local communities Not providing help developing sustainable land use Granting economics incentives that encourage forest exploitation Faulty economic analyses Failing to adequately calculate costs of deforestation International pressure Feeding resource needs of other countries Deforestation Consequences Erosion Easter Island; reducing rainfall  Habitat loss Desertification Altering weather pattern 11/05/2013 Loss of carbon sink Species extinction Displacement of poor people Amazon Indians removed from their original land  Is there an appropriate time frame for sustainable forestry? Cut 10% per year, for 100years vs. cut 100% once every 100 years Both give same amount of wood over time  Forest Products Food mushrooms, nuts, berries, birds, deer, etc.  Other resources pine straw (decoration), sphagnum moss (fuel, medicines) Other Values Hunting Bird watching Flower collecting Off­road use Bikes, motorbikes, horses  More interest in tropics that temperate forests­ WHY? More interesting things in tropics Complex ecosystems 11/05/2013 Species Diversity More species/area in tropical forests Smaller ranges Greater endemism Endemic= distribution limited to that area  for the same amount of habitat loss, more species go extinct in tropics  Harvest Alternatives Clear cut vs. selection cut Seed cut Shelterbelt High­grading Unsure of which is better; different effects in tropics and temperate areas  Have to ask yourself: for what?  Sustainable Forestry Goals: Meet societal demand for wood More reserves­ NOT sustainable forestry In fact, it's the opposite  a) restore degraded forest Example: Rwanda's forest landscape restoration initiative 11/05/2013 b) agroforestry; expand area of tree plantations fast­growing trees high yield Are plantations worse or better for the environment than is harvesting trees from natural forests and natural  regrowth? downsides: high input exotic species, often hybrids c) improve quality of resource information base d) timber certification producers must meet established environmental standards  difficulties: setting "green" standards; chain of custody­ enforcement; must have third party assessment  e) new forestry practices: retention patches ("forest legacies") f) improve productivity of subsistence agriculture and ranching Species and Sustainability 11/05/2013 Causes of Extinction of the Dolphin Overexploitation Illegal harvest despite legal protection Habitat degradation Human and industrial waste dumped into river Lots of shipping, noise pollutions Incidental take (bycatch) via illegal fishing methods Baiji Preservation International conferences in the 1980s Western view: need to protect in natural setting (in the wild) Chinese view: preservation in captivity, or in semi­natural setting is sufficient Species interactions and Conservation Bottom Lines­1 Know your species Species within an ecosystem interact Interactions are often unpredictable based on current knowledge Humans can make things worse accidentally, even when trying to help Remember the Fallacy of Benign Interference When interfering with the environment, proceed precautiously EX: Large Blue Butterflies UK Population Extinction forecast starting in 1880s Species and Sustainability 11/05/2013 Causes: habitat loss, over collecting, pesticides, weather Reserve in 1970s Butterfly▯oviposit▯catepillar growth▯drop to ground, secrete sugar▯Ant Species 1▯eat any larvae▯emerge,  form chrysalis Tried to take out Ant Species 1, however, new ant species came in Ant species 2 ate all butterflies, extinct in UK Endangered Species 2008 to mark ‘The Year of the Frog’ ~6,000 amphibian species in the world 1/3­1/2 will go extinct in our lifetime #1 threat is habitat loss and degradation What does it mean for a species to be “endangered?” EX: Rhinoceros Management 5 species­all declining EX: Black rhino Late 1960s=70,000 Primary cause=overexploitation for horns Price can be $133,000 per kg Horns made of compacted hair Species differ in number of horns (1­2) and in horn size White rhinos can have 4’­6’ long horns Both sexes have horns Some areas, penalty for poaching=death But still #1 cause Species and Sustainability 11/05/2013 Solution? Hypotheses: dehorning rhinos 1) removes the death threat caused by poachers 2) does not significantly affect rhino fitness (survival, reproduction) Controversial: Debated for decades Zimbabwe, Namibia, and Swaziland adopted this practice Potential Problems with dehorning rhinos? Hard to mate 1) darting, anesthetizing rhinos is dangerous 2) horns grow back economics might make small horns worth enough to poach 3) those horns are for something if for defense from predators, could be a problem 4) How do poachers hunt? Do they discriminate between horned & dehorned, or do they shoot first? Needs Research Joel Berger, Carol Cunningham, et al Namibia Black rhinos 95% decrease since 1970 low densities home range  Experiment Species and Sustainability 11/05/2013 20 black rhinos dehorned (1989, 1991) 84 horned rhinos=control Tracked horned and dehorned rhinos Horns removed by Ministry of Wildlife Very high profile, political, international One of Berger’s workers=convicted rhino poacher Data Gathered Horn regrowth­camera lens with built­in electronic calipers Behavior and success of females with young, facing predators Results 1) Regrowth and $ 1 year after dehorning: regrown horn work $1800­7800 (depending on market) =must dehorn annually to remove hunting incentive 2) poachers often do not discriminate Shoot first, check for horn later Some hunting is at night, so tough to tell Even a small horn worth a lot of money =dehorning does not necessarily protect from poaching 3) dehorning increases risk of calf predation size of horn did not affect mother’s 4) dehorning might save audlts 33% of adult female deaths are due to fighting Conclusions from Study A) dehorning does not decrease risk to poaching Species and Sustainability 11/05/2013 Shit Hit the Fan Results and recommendations went against widely publicized conservation efforts Efforts costly, so no one wants to hear money wasted Criticisms re sample size, economic analysis Berger & Co. kicked out of Namibia and denied entrance  How might you decrease demand for rhino horn, or better protect rhinos? Endangered: Florida Panther Historically found throughout the southeastern us Threats (historic and current) By 1990, about 30­50 animals New threat?  Observation: signs of inbreeding: Kinked tail Sperm abnormalities Alternative hypothesis for observed traits? Introductions from Texas for cross breeding Offspring have normal tails and normal sperm Extinction Risk­General Patterns Within species Smaller populations=higher risk than larger populations Narrower range=higher risk Larger population influcations Habitat specialists at higher risk Species in symbiotic relationships Species and Sustainability 11/05/2013 Use multiple habitats during lifetime Local Extinctions: Great Auk 2.5 feet tall ate fish Laid 1 egg per year Eaten by humans starting at least 20,000 ybp Bred on small, remote islands Range: northern Atlantic Threat=overharvest for food and feathers Increased with sea trade Lack of anti­predator behaviors Easy to kill­flightless; awkward on land Passenger pIGEON Even abundant species can be driven extinct Large range Nesting Largest single nesting colony ever recorded (Wisconsin, 1871)­covered >2200 km Likely contained most of the remaining pigeons >300 nests recorded Threats Habitat conversion­forest loss Overharvest for food­shipped in train cars (“market” hunters) Late 1800s­1 man easily kills 24,000 birds in 10 days 1878, Michigan, 50,000 birds killed/days for nearly 5 moths Species and Sustainability 11/05/2013 behavior­ ‘stool pigeons’ Massachusetts Last large ne
More Less

Related notes for BIO-0007

Log In


Don't have an account?

Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.