ex situ Сохранение
ex situ Сохранение ( букв. « за пределами территории Сохранение » ) — 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 и защиты от хищников и смертности.
Управление ex situ может осуществляться в пределах 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 ex situ коллекциях . Прежде всего, это банки генов , в которых хранятся образцы с целью сохранения генетических ресурсов основных сельскохозяйственных растений и их диких родственников .
Удобства
[ редактировать ]Ботанические сады, зоопарки и аквариумы
[ редактировать ]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, в 148 округах существует около 2000 ботанических садов, в которых выращивается или хранится около 80 000 таксонов растений. [ 5 ]
Техники для растений
[ редактировать ]Криоконсервация
[ редактировать ]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
[ редактировать ]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 устойчивыми семенами, не переносящими высыхания, обычно не хранятся в банках семян в течение длительного периода времени.
Полевой генный банк
[ редактировать ]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
[ редактировать ]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
[ редактировать ]Растения находятся под опекой 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 деградирована.
Культура ткани (хранение и распространение)
[ редактировать ]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
[ редактировать ]С помощью аналогичных методов сохраняются виды и породы животных, находящихся под угрозой исчезновения. [ 6 ] Виды животных можно сохранить в генных банках , которые состоят из криогенных помещений, 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. [ 7 ] Это было сделано для испанского козерога . [ 8 ]
Генетический менеджмент популяций в неволе
[ редактировать ]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 максимально напоминали первоначальных основателей, что увеличит шансы на успешную реинтродукцию . [ 9 ] На начальном этапе роста размер популяции быстро увеличивается, пока не будет достигнут целевой размер популяции. [ 10 ] Размер целевой 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, акцент смещается на поддержание популяции и предотвращение генетических проблем среди популяции в неволе. [ 10 ]
Минимизация среднего родства
[ редактировать ]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 наименьшее количество общих аллелей. [ 10 ] Это гарантирует более редких аллелей передачу , 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 данные микроспутников , чтобы помочь разрешить неизвестные. [ 9 ]
Как избежать потери генетического разнообразия
[ редактировать ]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 будет достаточно большой и генетически репрезентативной для дикой популяции. [ 10 ] Это часто бывает сложно, поскольку удаление большого количества особей из диких популяций может еще больше сократить генетическое разнообразие вида, сохранение которого уже вызывает обеспокоенность. Альтернативой этому является сбор спермы у диких особей и использование ее путем искусственного оплодотворения для получения свежего генетического материала. [ 11 ] Максимизация 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 — еще один эффективный метод сокращения потери генетического разнообразия в популяциях, содержащихся в неволе. [ 10 ]
Как избежать адаптации к неволе
[ редактировать ]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 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 обеспечивает адекватное воспроизводство. [ 10 ] Адаптацию к 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 содержанием в неволе. 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
[ редактировать ]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 невелика, 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 также может 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 возможной реинтродукции 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 подбора пар спаривания. В процессе ликвидации генетических нарушений важно учитывать, что, когда некоторым особям препятствуют размножению, аллели и, следовательно, генетическое разнообразие удаляются из популяции; 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
[ редактировать ]Яркий индийский клевер , Trifolium amoenum , является примером вида, который считался вымершим, но был заново открыт в 1993 году. [ 13 ] в виде одного завода на участке в западном округе Сонома . [ 14 ] Были собраны семена и виды выращены на ex situ объектах .
Сосна Воллеми — еще один пример растения, которое сохраняется путем 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 ] разводятся в рамках программы разведения в неволе. Популяция в неволе насчитывает около 300 птиц. [ 16 ]
Недостатки
[ редактировать ]Сохранение ex situ , хотя и помогает человечеству в усилиях по поддержанию и защите окружающей среды, редко бывает достаточным для спасения вида от вымирания. Его следует использовать в качестве крайней меры или в качестве дополнения к in situ сохранению , 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 вида могут 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, также могут 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.
См. также
[ редактировать ]- Искусственное оплодотворение
- Азиатский гепард
- Разведение в неволе
- Клонирование
- Биология сохранения
- Конвенция о биологическом разнообразии
- Криоконсервация генетических ресурсов животных
- Возрождение
- Перенос эмбрионов
- Вымирающие виды
- Замороженный зоопарк
- Генетическая эрозия # Сохранение ex situ
- Интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида
- Интродуцированные виды
- Экстракорпоральное оплодотворение
- Красный список МСОП
- Список животных, которые были клонированы
- Список интродуцированных видов
- Плейстоценовый парк
- Реинтродукция
- Охрана дикой природы
- Всемирный союз охраны природы (МСОП)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Руководство Комиссии по выживанию видов МСОП по использованию управления ex situ для сохранения видов» (PDF) . МСОП. 2014 . Проверено 27 мая 2016 г.
- ^ «Конвенция о биологическом разнообразии» (PDF) . Объединенные Нации. 1992 год . Проверено 27 мая 2016 г.
- ^ Раманатха Рао, В.; Браун, АХД; Джексон, М. (2001). Управление генетическим разнообразием растений . КАБИ. п. 89.
- ^ Геррант, Эдвард; Хейвенс, Кайри ; Маундер, Майк (2004). Сохранение растений ex situ: поддержка выживания видов в дикой природе . Остров Пресс. п. 91.
- ^ Геррант, Эдвард; Хэвенс, Карий; Маундер, Майк (2004). Сохранение растений ex situ: поддержка выживания видов в дикой природе . Остров Пресс. стр. 10–11.
- ^ ФАО. 2012. Криоконсервация генетических ресурсов животных. Рекомендации ФАО по животноводству и охране здоровья. № 12. Рим.
- ^ 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-дромедеров (Camelus dromedarius)». Воспроизводство, рождаемость и развитие . 21 (2): 333–337. дои : 10.1071/RD08140 . ПМИД 19210924 . S2CID 20825507 .
- ^ 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 в плазме, связанного с беременностью» (PDF) . Териогенология . 51 (8): 1419–1430. дои : 10.1016/S0093-691X(99)00086-2 . ПМИД 10729070 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Клейман, Девра; Томпсон, Катерина; Баер, Шарлотта (2010). Дикие млекопитающие в неволе: принципы и методы управления зоопарком . Издательство Чикагского университета.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р 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 .
- ^ «Зоопарковый слон, зачатый из замороженной спермы дикого самца » Новости Би-би-си . 14 августа 2012 г.
- ^ Jump up to: а б 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 .
- ^ Коннорс, П.Г. (1994) Повторное открытие эффектного индийского клевера . Фримонтия 22: 3–7
- ^ Служба рыболовства и дикой природы США, Отделение Арката, 1655 Heindon Road, Арката, Калифорния.
- ^ «Гонка за спасение находящегося под угрозой исчезновения оранжевобрюхого попугая» . Австралийская радиовещательная корпорация . 14 февраля 2017 года . Проверено 14 февраля 2017 г.
- ^ Причард, Рэйчел. «Обновленная информация о программе восстановления оранжевобрюхих попугаев» (PDF) . Команда по восстановлению оранжевобрюхих попугаев . Проверено 6 августа 2012 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Энгельс, ЮММ; Л. Виссер, ред. (2003). Руководство по эффективному управлению коллекциями зародышевой плазмы . CABI, IFPRI, IPGRI, SGRP. Архивировано из оригинала 25 мая 2007 года . 174 стр.
- ФАО. (2007). Глобальный план действий по генетическим ресурсам животных и Интерлакенская декларация. Рим.
- ФАО. (2015). Второй доклад о состоянии мировых генетических ресурсов животных для производства продовольствия и ведения сельского хозяйства. Архивировано 18 сентября 2018 года в Wayback Machine Rome.
- Геррант, Эдвард О.; Хейвенс, Кайри ; Маундер, Майк, ред. (2004). Сохранение растений ex situ: поддержка выживания видов в дикой природе . Остров Пресс.
- Камешвара, Н.; Дж. Хэнсон; М. Е. Дуллу; К. Гош; А. Ноуэлл; М. Ларинде. Руководство по обращению с семенами в генбанках . Bioversity International, CTA (Технический центр сельскохозяйственного и сельского сотрудничества), ФАО, ILRI. Архивировано из оригинала 21 января 2008 г. 147 стр.
- Ку, Б.; Парди, П.Г.; Райт, Б.Д.; и др. (2004). Спасение семян . CABI, IFPRI, IPGRI, SGRP. Архивировано из оригинала 11 декабря 2008 года.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Клонирование для возрождения вымерших видов, 28 мая 2002 г., Грант Холлоуэй, CNN.
- Репродуктивные технологии и сохранение исчезающих кошек
- Замороженный ковчег Луизианы
- ОНЛАЙН-КНИГА: Сохранение домашнего скота и птицы in situ , 1992, Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций и Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде.
- «Проблемы сохранения орхидей ex situ», Коалиция по сохранению орхидей.
- Botanic Gardens Conservation International - международная организация, поддерживающая сохранение ex situ приоритетных видов растений.
- Информационная система разнообразия домашних животных
- Реализация Глобального плана действий по генетическим ресурсам животных