Optimal release strategies for cost-effective reintroductions

Recently we published a paper about the release of animals as part of reintroduction programmes which was selected as the Editor’s Choice in the last issue of Journal of Applied Ecology. You can read the paper for free here, and read the Editor’s comment here. And if you want, you can read my summary below (also translated in Italian further down – but not literally, so not recommended for learning the language).

Ok, so you’ve done it. You’ve finally managed to successfully breed your favourite threatened species in captivity. Now you can think about putting it back where it comes from – releasing it into the wild. But how should you go about this?

You want to put as many as possible out there, to increase the chance that they survive and thrive. But if you release too many, you’ll deplete the captive population, so if something goes wrong in the wild, you’ll be in trouble. Moreover, there is the issue of different life stages, and the cost of maintaining individuals in captivity. Young individuals are cheaper to produce and you can release massive quantities, but most of them will die before they reach reproductive age. Adults have better survival, but you need to keep them in captivity for a few years, spending more money and increasing the risk that they become accustomed to captivity.

In this paper, we look at a quantitative way of determining how to go about releases of frogs from captivity into the wild. We assessed the release programme for the Corroboree frog in Mt Kosciuzsko National Park. This frog has declined almost to the brink of extinction, most likely due to chytrid fungus decimating its populations. A decent and growing number of captive individuals is maintained at several institutions around Australia, but what to do with those?

We addressed this simply by stating three objectives: we wanted to maximise the size of the wild population (let’s say over the next ten years), to maintain the captive population at least at its current size, and to keep costs under the average annual budget. Our management strategies are the release of eggs and/or of sub-adults (4-yr-old frogs).

The release rate is just the proportion of eggs/subadults that we put out in the wild every year. We can then find the optimal value of this proportion that maximizes the chance of achieving our objectives. This can be made as complicated as you like: in the paper, we simply used a population model and a spreadsheet. We can use a more elegant stable-age-distributed population, or a more realistic one with non-stable age distribution and variable initial numbers (I like the second more, but we did both in the paper). We also looked at the effects of uncertainties – since we can’t be sure about some survival rates for the species.

What did we find for the corroboree frog? Realistically, eggs are unlikely to lead to a large wild population: the mortality is just too high. On the other hand, if we only release adults, in order to have enough numbers for releases we’d need a very large budget (well, cost is relative – conservation is underfunded. But let’s say, too much for what we have now). So the model suggests we should keep individuals for a while, build up the numbers, then release adults to increase the population, and just enough eggs to keep costs in check.

Figure 1. Expected outcomes of applying optimal release rates to releases of eggs only (red), sub-adults only (green) and a mixture of both (blue). Top: costs in A$; bottom: size of the wild population.
Figure 1. Expected outcomes of applying optimal release rates to releases of eggs only (red), sub-adults only (green) and a mixture of both (blue). Top: costs in A$; bottom: size of the wild population. Reproduced from Canessa et al., 2014.

Of course, this depends on what we want to achieve, and on the situation. Chytrid may affect a specific stage more than others? Then keep that stage. Eggs may be vulnerable to drought? Go for sub-adults in difficult years. You want to assess breeding early? Sub-adults again, and you may have some monitoring data in a year. The framework we used is good because it allows you to incorporate most of these aspects.

Take-home message: release strategies for captive-bred individuals can be very complex and uncertain. The more complex and uncertain they are, the more you can gain by just stopping for a second, putting things on paper, and thinking carefully about your decision.

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Bravo, ce l’hai fatta. Sei riuscito a far sopravvivere e riprodurre la tua specie preferita in cattività. Adesso puoi finalmente dedicarti a reintrodurla nell’ambiente naturale da cui viene, e in cui stava declinando fino all’estinzione. Ma qui cominciano i problemi.

Innanzitutto, l’idea è di rilasciare più animali possibile, per aumentare le probabilità che almeno alcuni sopravvivano e diano il via ad una nuova popolazione. Ma se ne rilasci troppi, o addirittura tutti quelli che hai, e poi qualcosa va storto? Potresti non avere una seconda occasione. Inoltre, c’è il dilemma del rilasciare animali di età diverse, con i problemi di costi che ne conseguono. Gli individui giovani possono costare meno ed essere prodotti in gran quantità (pensiamo alle uova dei pesci!), ma la maggior parte moriranno prima di riprodursi. Di solito gli animali adulti hanno una sopravvivenza migliore, ma tenerli in cattività più a lungo può alzare i costi; in più, potrebbero adattarsi alla cattività, col risultato che una volta reimmessi potrebbero non essere in grado di sopravvivere o riprodursi.

In questo articolo spieghiamo come identificare le strategie ottimali per rilasciare animali in cattività nel loro ambiente naturale. Prendiamo come esempio il programma di reintroduzione per la rana Corroboree nell’Australia sud-orientale. Questa specie è sull’orlo dell’estinzione, principalmente a causa di un’infezione fungina (chitridio) che ha già colpito molte altre specie. Per fortuna, ci sono numerosi individui in cattività in diversi zoo australiani. Vorremmo usarli per reintrodurre la specie, ma come?

Il nostro approccio al problema prevede prima di tutto di definire chiaramente gli obiettivi che ci prefiggiamo. Vogliamo massimizzare il numero di individui in natura, diciamo nei prossimi dieci anni. Poi vogliamo mantenere la popolazione in cattività almeno alle dimensioni attuali (cioè, non farla diminuire). Infine, dobbiamo mantenere i costi al di sotto di un budget indicativo annuale.

Per la reintroduzione, possiamo scegliere di rilasciare uova o sub-adulti (rane di quattro anni di età), o entrambi. Quello che ci interessa è il tasso di rilascio: semplicemente la proporzione di individui che decidiamo di prendere dallo zoo ogni anno e immettere in natura. Lo scopo dell’analisi è di trovare il valore di questo tasso che ci permette di ottenere i risultati migliori per i nostri tre criteri (individui in natura; individui in cattività; costi). L’analisi può essere complicata o relativamente semplice: nell’articolo abbiamo usato un modello di popolazione e un foglio Excel. Visto che su tanti parametri del modello non siamo sicuri (per esempio certi tassi di sopravvivenza), abbiamo anche incluso un’analisi completa di questa incertezza, incorporandola nei risultati.

Per la nostra rana, abbiamo visto che il rilascio di uova da solo non è sufficiente a garantire una popolazione resistente, perché la mortalità è troppo alta (vedi Figura 1 in alto). D’altra parte, rilasciare solo adulti richiede una popolazione in cattività troppo grande, al di sopra del budget disponibile (tanto per metterlo nel contesto: lo 0.01% dell’acquisto di un F35). Il modello ci permette di trovare la soluzione migliore per questo dilemma: mantenere individui in cattività per i primi anni, aumentare i numeri finché i soldi lo permettono, poi rilasciare adulti per aumentare la popolazione in natura, e piccole proporzioni di uova per tenere i costi sotto controllo.

Testuggine palustre Emys orbicularis ingauna: il prossimo candidato per questo tipo di analisi?        Foto da http://www.stedo.ge.it/?p=14518

Ovviamente, tutto dipende anche dagli obiettivi, e dalla situazione che ci troviamo a fronteggiare. Il chitridio potrebbe colpire una fase dello sviluppo più di altre? Allora teniamola in cattività. Le uova sono vulnerabili alle fluttuazioni climatiche? Puntiamo maggiormente sugli adulti. Vogliamo vedere se gli individui rilasciati si riproducono in natura? Rilasciamo più sub-adulti, così potremo raccogliere dati più rapidamente. Il sistema che abbiamo usato è molto flessibile e questi aspetti si possono incorporare facilmente.

Qual è il messaggio più importante del nostro articolo? Le strategie per la reintroduzione di individui da programmi in cattività possono diventare complesse e incerte. Più sono complesse e incerte, più conviene fermarsi un momento prima di iniziare, fare qualche conto, mettere tutto nero su bianco e valutare attentamente la decisione.

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