stringtranslate.com

Сохранение ex situ

Глобальный банк семян Шпицбергена , сохранение ex situ .

Сохранение ex situ (буквально « сохранение за пределами территории ») — это процесс защиты находящихся под угрозой исчезновения видов, разновидностей или пород растений или животных за пределами их естественной среды обитания. Например, путем удаления части популяции из среды обитания, находящейся под угрозой, и размещения ее в новом месте, в искусственной среде, аналогичной естественной среде обитания соответствующего животного и находящейся под присмотром людей, например, в зоологическом парке или заповеднике дикой природы. . [1] [2] Степень, в которой люди контролируют или изменяют естественную динамику управляемой популяции, широко варьируется, и это может включать изменение среды обитания, репродуктивных моделей, доступа к ресурсам, а также защиту от хищников и смертности.

Управление ex situ может осуществляться внутри или за пределами естественного географического ареала вида. Особи, сохраняемые ex situ, существуют вне экологической ниши . Это означает, что они не подвергаются такому же давлению отбора, как дикие популяции, и могут подвергнуться искусственному отбору, если поддерживать их ex situ в течение нескольких поколений. [3]

Сельскохозяйственное биоразнообразие также сохраняется в коллекциях ex situ . Прежде всего, это банки генов , в которых хранятся образцы с целью сохранения генетических ресурсов основных сельскохозяйственных растений и их диких родственников .

Удобства

Ботанические сады, зоопарки и аквариумы

Ботанические сады , зоопарки и аквариумы являются наиболее традиционными методами сохранения ex situ . Кроме того , сохранение ex situ , где содержатся целые охраняемые экземпляры для разведения и реинтродукции в дикую природу, когда это необходимо и возможно. Эти учреждения обеспечивают не только жилье и уход за видами, находящимися под угрозой исчезновения, но и имеют образовательное значение. Они информируют общественность о статусе находящихся под угрозой исчезновения видов и о тех факторах, которые вызывают угрозу, в надежде создать общественный интерес в прекращении и обращении вспять тех факторов, которые в первую очередь ставят под угрозу выживание вида. Это наиболее посещаемые общественностью объекты сохранения ex situ : по оценкам WZCS (Всемирной стратегии сохранения зоопарков), 1100 организованных зоопарков в мире ежегодно принимают более 600 миллионов посетителей. По оценкам, в мире насчитывается 2107 аквариумов и зоопарков в 125 странах. Кроме того, многие частные коллекционеры или другие некоммерческие группы держат животных и участвуют в усилиях по их сохранению или реинтродукции. [4] Аналогичным образом существует около 2000 ботанических садов в 148 округах, где выращивают или хранят около 80 000 таксонов растений. [5]

Техники для растений

Криоконсервация

Криоконсервация растений заключается в хранении семян, пыльцы, тканей или эмбрионов в жидком азоте. Этот метод можно использовать для практически неограниченного хранения материала без ухудшения в течение гораздо большего периода времени по сравнению со всеми другими методами консервации ex situ . Криоконсервация также используется для сохранения генетики домашнего скота путем криоконсервации генетических ресурсов животных . Технические ограничения не позволяют криоконсервировать многие виды, но криобиология — это область активных исследований, и многие исследования, касающиеся растений, продолжаются.

Банк семян

Хранение семян в условиях контролируемой температуры и влажности. Этот метод используется для таксонов с ортодоксальными семенами, устойчивыми к высыханию . Банки семян варьируются от герметичных ящиков до морозильных камер или хранилищ с климат-контролем. Таксоны с неподатливыми семенами, не переносящими высыхания, обычно не хранятся в банках семян в течение длительного периода времени.

Полевой генный банк

Обширные насаждения под открытым небом поддерживают генетическое разнообразие диких, сельскохозяйственных и лесных видов. Обычно виды, которые трудно или невозможно сохранить в банках семян, сохраняются в полевых генных банках. Также можно использовать полевые банки генов для выращивания и отбора потомства видов, сохраненного с помощью других методов ex situ .

Коллекции для выращивания

Растения, находящиеся под уходом в садоводстве , в искусственном ландшафте, обычно в ботаническом саду или дендрарии. Этот метод похож на полевой банк генов в том смысле, что растения хранятся в окружающей среде, но коллекции обычно не столь генетически разнообразны и обширны. Эти коллекции подвержены гибридизации, искусственному отбору, генетическому дрейфу и передаче болезней. Виды, которые невозможно сохранить другими методами ex situ, часто включают в культивируемые коллекции.

Интер на месте

Растения находятся под присмотром садоводов, но окружающая среда поддерживается почти в естественных условиях. Это происходит либо в восстановленной, либо в полуестественной среде. Этот метод в основном используется для таксонов, которые редки или в районах, где среда обитания сильно деградировала.

Культура ткани (хранение и распространение)

Соматические ткани можно хранить in vitro в течение коротких периодов времени. Это делается в среде с контролируемым светом и температурой, которая регулирует рост клеток. В качестве метода сохранения ex situ культура тканей в основном используется для клонального размножения вегетативной ткани или незрелых семян. Это позволяет размножать клональные растения из относительно небольшого количества родительской ткани.

Техники для животных

Резервуар с жидким азотом , используемый для питания криогенной морозильной камеры (для хранения лабораторных образцов при температуре около −150 °С).

С помощью аналогичных методов сохраняются виды и породы животных, находящихся под угрозой исчезновения. [6] Виды животных можно сохранять в генных банках , которые состоят из криогенных объектов, используемых для хранения живых сперматозоидов , яйцеклеток или эмбрионов . Например, Зоологическое общество Сан-Диего создало « замороженный зоопарк » для хранения таких образцов с использованием методов криоконсервации более чем 355 видов, включая млекопитающих, рептилий и птиц.

Потенциальным методом содействия воспроизводству исчезающих видов является межвидовая беременность , при которой эмбрионы исчезающего вида имплантируются в матку самки родственного вида и вынашиваются до срока. [7] Это было проведено для испанского козерога . [8]

Генетический менеджмент популяций в неволе

Популяции в неволе подвержены таким проблемам, как инбридинговая депрессия , потеря генетического разнообразия и адаптация к неволе. Важно управлять содержащимися в неволе популяциями таким образом, чтобы свести к минимуму эти проблемы, чтобы интродуцируемые особи были как можно ближе напоминали первоначальных основателей, что увеличит шансы на успешную реинтродукцию . [9] На начальном этапе роста численность популяции быстро увеличивается, пока не будет достигнута целевая численность популяции. [10] Целевой размер популяции – это количество особей, которое необходимо для поддержания соответствующего уровня генетического разнообразия, которое обычно считается равным 90% текущего генетического разнообразия через 100 лет. [10] Число особей, необходимое для достижения этой цели, варьируется в зависимости от потенциальной скорости роста, эффективного размера, текущего генетического разнообразия и времени генерации. [9] Как только целевой размер популяции будет достигнут, фокус сместится на поддержание популяции и предотвращение генетических проблем среди популяции в неволе. [10]

Минимизация среднего родства

Управление популяциями, основанное на минимизации средних значений родства, часто является эффективным способом увеличения генетического разнообразия и предотвращения инбридинга внутри содержащихся в неволе популяций. [10] Родство — это вероятность того, что два аллеля будут идентичны по происхождению , когда один аллель случайно берется от каждой спаривающейся особи. Среднее значение родства — это среднее значение родства между данным человеком и любым другим членом популяции. Средние значения родства могут помочь определить, каких особей следует спаривать. При выборе особей для разведения важно выбирать особей с наименьшими средними значениями родства, поскольку эти особи меньше всего связаны с остальной популяцией и имеют наименее общие аллели. [10] Это гарантирует передачу более редких аллелей , что помогает увеличить генетическое разнообразие. Также важно избегать спаривания двух особей с очень разными средними значениями родства, поскольку такие пары распространяют как редкие аллели, присутствующие у особей с низким средним значением родства, так и общие аллели, присутствующие у особей с высоким средним значением родства. среднее значение родства. [10] Этот метод генетического управления требует, чтобы происхождение было известно, поэтому в обстоятельствах, когда происхождение неизвестно, может потребоваться использование молекулярной генетики, такой как микроспутниковые данные, чтобы помочь разрешить неизвестные. [9]

Как избежать потери генетического разнообразия

Генетическое разнообразие часто теряется в содержащихся в неволе популяциях из-за эффекта основателя и последующего небольшого размера популяции. [10] Минимизация потери генетического разнообразия внутри популяции в неволе является важным компонентом сохранения ex situ и имеет решающее значение для успешной реинтродукции и долгосрочного успеха вида, поскольку более разнообразные популяции обладают более высоким адаптивным потенциалом. [9] Утрату генетического разнообразия из-за эффекта основателя можно свести к минимуму, гарантируя, что популяция-основатель достаточно велика и генетически репрезентативна дикой популяции. [10] Это часто бывает сложно, поскольку удаление большого количества особей из диких популяций может еще больше сократить генетическое разнообразие видов, которые уже вызывают обеспокоенность по поводу сохранения. Альтернативой этому является сбор спермы у диких особей и использование ее путем искусственного оплодотворения для получения свежего генетического материала. [11] Увеличение размера популяции в неволе и эффективного размера популяции может уменьшить потерю генетического разнообразия за счет минимизации случайной потери аллелей из-за генетического дрейфа . [10] Минимизация количества поколений в неволе является еще одним эффективным методом сокращения потери генетического разнообразия в популяциях в неволе. [10]

Как избежать адаптации к неволе

Отбор отдает предпочтение различным признакам в популяциях, содержащихся в неволе, чем в диких популяциях, поэтому это может привести к адаптации, которая полезна в неволе, но вредна в дикой природе. [10] Это снижает успех реинтродукции, поэтому важно управлять популяциями в неволе, чтобы уменьшить адаптацию к неволе. Адаптацию к неволе можно уменьшить, минимизировав количество поколений в неволе и максимизировав количество мигрантов из диких популяций. [10] Сведение к минимуму отбора популяций в неволе путем создания окружающей среды, аналогичной их естественной среде, является еще одним методом снижения адаптации к неволе, но важно найти баланс между средой, которая сводит к минимуму адаптацию к неволе, и средой, которая позволяет адекватную адаптацию к неволе. воспроизводство. [10] Адаптацию к содержанию в неволе также можно уменьшить, управляя популяцией в неволе как серией фрагментов популяции. В этой стратегии управления популяция в неволе делится на несколько подпопуляций или фрагментов, которые содержатся отдельно. Меньшие популяции имеют более низкий адаптивный потенциал, поэтому фрагменты популяции с меньшей вероятностью накапливают адаптации, связанные с неволей. Фрагменты хранятся отдельно до тех пор, пока инбридинг не станет проблемой. Затем фрагменты обмениваются иммигрантами, чтобы уменьшить инбридинг, а затем фрагменты снова управляются отдельно. [10]

Управление генетическими нарушениями

Генетические нарушения часто являются проблемой среди содержащихся в неволе популяций из-за того, что популяции обычно создаются из небольшого числа основателей. [10] В крупных популяциях с аутбридингом частота большинства вредных аллелей относительно низка, но когда популяция сталкивается с узким местом во время создания популяции в неволе, ранее редкие аллели могут выжить и увеличиться в количестве. [9] Дальнейшее инбридинг внутри популяции в неволе может также увеличить вероятность проявления вредных аллелей из-за увеличения гомозиготности в популяции. [9] Высокая распространенность генетических нарушений среди содержащихся в неволе популяций может угрожать как выживанию популяции в неволе, так и ее возможному возвращению обратно в дикую природу. [12] Если генетическое заболевание является доминантным , возможно, можно полностью устранить заболевание за одно поколение, избегая размножения больных особей. [10] Однако, если генетическое заболевание является рецессивным , полностью устранить аллель может оказаться невозможным из-за его присутствия у незатронутых гетерозигот . [10] В этом случае лучший вариант — попытаться минимизировать частоту аллеля путем избирательного выбора спаривающихся пар. В процессе ликвидации генетических нарушений важно учитывать, что, когда некоторым особям препятствуют размножению, из популяции удаляются аллели и, следовательно, генетическое разнообразие; если эти аллели отсутствуют у других людей, они могут быть полностью потеряны. [12] Предотвращение размножения определенных особей также уменьшает эффективный размер популяции, что связано с такими проблемами, как потеря генетического разнообразия и усиление инбридинга. [10]

Примеры

Эффектный индийский клевер , Trifolium amoenum , является примером вида, который считался вымершим, но был заново открыт в 1993 году [13] в виде единственного растения на участке в западном округе Сонома . [14] Были собраны семена и виды выращены на объектах ex situ .

Сосна Воллеми — еще один пример растения, которое сохраняется посредством консервации ex situ , поскольку его выращивают в питомниках для продажи широкой публике.

Оранжевобрюхий попугай , дикая популяция которого на начало февраля 2017 года насчитывала 14 птиц, [15] разводится в рамках программы разведения в неволе. Популяция в неволе насчитывает около 300 птиц. [16]

Недостатки

Сохранение ex situ , хотя и полезно для усилий человечества по поддержанию и защите нашей окружающей среды, редко бывает достаточным для спасения вида от вымирания. Его следует использовать в качестве крайней меры или в качестве дополнения к сохранению in situ , поскольку он не может воссоздать среду обитания в целом: все генетические вариации вида, его симбиотические аналоги или те элементы, которые со временем могут помочь. вид приспосабливается к изменяющейся среде обитания. Вместо этого сохранение ex situ выводит вид из его естественного экологического контекста, сохраняя его в полуизолированных условиях, в результате чего естественные процессы эволюции и адаптации либо временно останавливаются, либо изменяются путем помещения экземпляра в неестественную среду обитания. В случае криогенных методов хранения процессы адаптации сохранившегося образца (в буквальном смысле) полностью замораживаются. Обратной стороной этого является то, что при повторном выпуске у этого вида может отсутствовать генетические адаптации и мутации, которые позволили бы ему процветать в постоянно меняющейся естественной среде обитания.

Кроме того, методы сохранения ex situ часто являются дорогостоящими, а криогенное хранение в большинстве случаев экономически нецелесообразно, поскольку виды, хранящиеся таким образом, не могут принести прибыль, а вместо этого медленно истощают финансовые ресурсы правительства или организации, решившей их эксплуатировать. Банки семян неэффективны для некоторых родов растений с неподатливыми семенами, которые не остаются плодородными в течение длительного периода времени. Болезни и вредители, чужеродные для этого вида, от которых вид не имеет естественной защиты, могут также нанести вред посевам охраняемых растений на плантациях ex situ и животным, живущим в местах размножения ex situ . Эти факторы в сочетании со специфическими экологическими потребностями многих видов, некоторые из которых практически невозможно воссоздать человеком, делают невозможным сохранение ex situ большого количества находящихся под угрозой исчезновения флоры и фауны мира.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Руководство Комиссии по выживанию видов МСОП по использованию управления ex situ для сохранения видов» (PDF) . МСОП. 2014 . Проверено 27 мая 2016 г.
  2. ^ «Конвенция о биологическом разнообразии» (PDF) . Объединенные Нации. 1992 год . Проверено 27 мая 2016 г.
  3. ^ Раманатха Рао, В.; Браун, АХД; Джексон, М. (2001). Управление генетическим разнообразием растений. КАБИ. п. 89.
  4. ^ Геррант, Эдвард; Хэвенс, Кайри; Маундер, Майк (2004). Сохранение растений ex situ: поддержка выживания видов в дикой природе . Остров Пресс. п. 91.
  5. ^ Геррант, Эдвард; Хэвенс, Карий; Маундер, Майк (2004). Сохранение растений ex situ: поддержка выживания видов в дикой природе . Остров Пресс. стр. 10–11.
  6. ^ ФАО. 2012. Криоконсервация генетических ресурсов животных. Рекомендации ФАО по животноводству и охране здоровья. № 12. Рим.
  7. ^ Ниасари-Насладжи, А.; Никджу, Д.; Скидмор, Дж.А.; Могисе, А.; Мостафаей, М.; Разави, К.; Мусави-Мовахеди, А.А. (2009). «Межвидовой перенос эмбрионов у верблюдов: рождение первых двугорбых верблюдов (Camelus bactrianus) от верблюдов-дромадеров (Camelus dromedarius)». Воспроизводство, рождаемость и развитие . 21 (2): 333–337. дои : 10.1071/RD08140. PMID  19210924. S2CID  20825507.
  8. ^ Фернандес-Ариас, А.; Алабарт, Дж.Л.; Фолч, Дж.; Беккерс, Дж. Ф. (1999). «Межвидовая беременность плода испанского козерога (Caprayrenaica) у реципиентов домашней козы (Capra hircus) вызывает аномально высокие уровни гликопротеина, связанного с беременностью, в плазме» (PDF) . Териогенология . 51 (8): 1419–1430. дои : 10.1016/S0093-691X(99)00086-2. ПМИД  10729070.
  9. ^ abcdef Клейман, Девра; Томпсон, Катерина; Баер, Шарлотта (2010). Дикие млекопитающие в неволе: принципы и методы управления зоопарком . Издательство Чикагского университета.
  10. ^ abcdefghijklmnopqr Фрэнкхэм, Дик; Баллоу, Джон; Бриско, Дэвид (2011). Введение в природоохранную генетику . Соединенное Королевство: Издательство Кембриджского университета. стр. 430–471. ISBN 978-0-521-70271-3.
  11. ^ «Слон из зоопарка, зачатый из замороженной спермы дикого самца» . Новости BBC . 14 августа 2012 г.
  12. ^ аб Лайкре, Линда (1999). «Наследственные дефекты и сохранение генетического управления популяциями в неволе». Зоопарковая биология . 18 (2): 81–99. doi :10.1002/(sici)1098-2361(1999)18:2<81::aid-zoo1>3.0.co;2-2.
  13. ^ Коннорс, П.Г. (1994) Повторное открытие эффектного индийского клевера. Фримонтия 22: 3–7
  14. ^ Служба рыболовства и дикой природы США, Отделение Арката, 1655 Heindon Road, Арката, Калифорния.
  15. ^ «Гонка за спасение находящегося под угрозой исчезновения оранжевобрюхого попугая» . Австралийская радиовещательная корпорация . 14 февраля 2017 года . Проверено 14 февраля 2017 г.
  16. ^ Причард, Рэйчел. «Обновленная информация о программе восстановления оранжевобрюхих попугаев» (PDF) . Команда по восстановлению оранжевобрюхих попугаев . Проверено 6 августа 2012 г.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки